[发明专利]一种磁性催化剂及其制备和应用

权利要求书

1.一种磁性催化剂，其特征在于所述的催化剂由活性组分、助催化剂、活性载体组分组成，其中活性组分为过渡金属氧化物中的一种，活性载体为Fe₃O₄，助催化剂为TiO₂；其中活性组分负载质量为1~3%，助催化剂负载质量为4~10%；所述的过渡金属氧化物为CuO、Co₃O₄、NiO、CeO₂或MnO₂中的一种；由以下方法制备，其具体步骤为:

(1) Fe₃O₄载体的制备：采用高温回流的方式制备具有多孔球状结构的Fe₃O₄载体，所制得的Fe₃O₄载体的孔隙率为40~45%，粒径尺寸为300~500nm；其中采用高温回流的方式制备具有多孔球状结构的Fe₃O₄载体的具体步骤为：称取六水合三氯化铁和聚乙二醇加入到溶剂中，搅拌混合均匀，再加入三水合乙酸钠，继续搅拌，转移至回流装置，高温回流，回流结束后自然冷却，过滤，洗涤，干燥，得到具有多孔球状结构的Fe₃O₄载体；其中六水合三氯化铁、聚乙二醇、溶剂和三水乙酸钠的质量比为1:(0.07~0.19):(18~30):(0.18~0.3)；溶剂为乙二醇、1,2-丙二醇、二乙二醇、丙三醇或1,4-丁二醇中的任一种；回流温度为180~220℃，回流时间为12~36 h；

(2) 磁性催化剂的制备：将Fe₃O₄载体和分散剂超声分散于溶剂中，将分散液转移至水浴锅中搅拌；将无机钛盐和无机过渡金属盐溶于去离子水中，将金属盐水溶液滴加至水浴搅拌的分散液中，继续搅拌，最后加入沉淀剂，转移至水热釜中高温水热反应，水热结束后冷却，洗涤，干燥，焙烧后得到磁性催化剂。

2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于：步骤(2)中所述的分散剂为十六烷基三甲基溴化铵、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物或十二烷基苯磺酸钠中的任一种；溶剂为甲醇、乙醇或去离子水中的任一种；无机钛盐为四氯化钛、钛酸钾或钛酸钠中的任一种；无机过渡金属盐为硝酸铜、硝酸钴、硝酸镍、硝酸铈或硝酸锰中的任一种；沉淀剂为氨水、尿素或碳酸氢钠中的任一种。

3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于：步骤(2)中活性载体Fe₃O₄、无机钛盐和无机过渡金属盐的质量比为1:(0.2~0.5):(0.05~0.3)；活性载体、分散剂、沉淀剂和溶剂的质量比为1:(0.1~0.3):(0.3~0.6):(40~60)。

4.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于：步骤(2)中水浴锅温度为40~60℃；水热釜的反应温度为160~200℃，水热反应时间为12~36h；干燥温度为60~100℃，干燥时间为6~12h；焙烧温度为400~600℃，焙烧时间为2~5h。

5.一种如权利要求1所述的磁性催化剂在催化环酮合成环状内酯的应用。

6.根据权利要求5所述的应用，其具体步骤如下：在三口烧瓶中加入依次加入磁性催化剂、环酮、助氧化剂苯甲醛和溶剂，使用鼓泡法通入空气后开始反应，结束后利用磁性铁棒分离出催化剂，其中环酮、助氧化剂和溶剂的质量比为1:(2~4):(10~30)；催化剂用量为所加入环酮质量的5%～20%；环酮为环戊酮、2-甲基环己酮、环己酮、4-甲基环己酮或4-乙基环己酮中的任一种；溶剂为乙腈、乙酸乙酯或1,2-二氯乙烷中的任一种；空气流速为10~40mL/min；反应温度为30~60℃，反应时间为6~12h。