[发明专利]用于合成DMC的介孔双金属固体碱催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于合成DMC的介孔双金属固体碱催化剂的制备方法，其制备的催化剂具有高活性和高稳定性优点，可在温和条件下催化碳酸乙烯酯和甲醇酯交换反应制备碳酸二甲酯。该方法包括以下步骤：将碱土金属盐与铈盐或镁盐加入乙醇水溶液中，同时加入离子表面活性剂即模板剂和聚氧乙烯月桂醚即辅助模板剂搅拌溶解到得盐溶液；再缓慢滴加碱金属氢氧化物溶液并剧烈搅拌同时控制pH为11‑14；在40‑60℃下搅拌反应0.5‑5小时；将反应后得到的产物陈化0.5‑4天，陈化后将产物进行过滤、干燥、研磨、焙烧等，焙烧温度300‑1000℃，焙烧0.5‑3小时制得用于合成DMC的介孔双金属固体碱催化剂。

技术领域

本发明涉及一种固体碱催化剂的制备方法，更具体地说涉及一种用于合成DMC的介孔双金属固体碱催化剂的制备方法。

背景技术

碳酸二甲酯(DMC)低毒环保、反应活性强。是一种环境友好型绿色化学品，可作为甲基化和羰基化试剂用于取代传统剧毒的硫酸二甲酯和光气。另外，DMC具有良好的溶解性能,可用于高级溶剂；DMC分子中具有高的氧含量和辛烷值，可用作汽油添加剂；DMC还可用作聚碳酸酯的原料。DMC产业，以石油初级产品乙烯和丙烯，CO₂和煤化工产品甲醇为原料，以DMC为中间产物，实现了CO₂的消耗，合成具有多种功能化学品以及精细化工的大宗化工原料，对于推动我国早日实现碳达峰和碳中和的目标，走上绿色、低碳、循环的发展路径，对保护地球生态，具有非常现实和重要的意义。

目前DMC的主要合成方法分为4种，分别是光气法、甲醇氧化羰基化法、尿素醇解法和酯交换法。由于光气剧毒，光气法已基本被淘汰；甲醇氧化羰基化法反应副产物多，分离困难；尿素醇解法反应困难，目前尚在不断研究中。酯交换法因其反应条件温和、工艺流程简单、联产乙二醇成为当前我国主流的DMC生产工艺。

目前已产业化的碳酸乙烯酯(EC)与甲醇(MeOH)酯交换项目主要采用甲醇钠为均相催化剂，甲醇钠参与反应，对水敏感，极易失活，无法循环使用；甲醇钠失活产生的强碱性固废，从均相反应体系中分离困难，且污染环境。其他均相可溶强碱(如氢氧化钠或氢氧化钾)、有机铵盐、碱金属碳酸盐、离子液体等均相催化剂，同样面临着催化剂失活较快，不可重复利用或重复利用次数较少等问题，同时均相催化剂还存在产物与催化剂分离的问题，不利于大规模工业应用。与均相催化剂相比，非均相固体碱催化剂具有腐蚀性小、易于分离、环境污染小的优点。中国专利CN 104801348B公开了一种用于酯交换反应的固体碱催化剂，其是由碱性组分及金属有机骨架材料载体构成，所述的碱性组分由碱前驱体引入，碱前驱体与金属有机骨架材料的质量比为0.01～0.4:1。该催化剂在用于催化碳酸乙烯酯和甲醇酯交换制备碳酸二甲酯反应，常压下，65℃的反应4小时，DMC的产率最高为38.9％。中国专利CN 111672492A公开了一种过量碳酸钠沉淀法制备大比表面、大孔体积与孔径、高碱含量和大量中强碱活性中心的介孔氧化镁催化剂的方法。该催化剂在用于催化碳酸乙烯酯和甲醇酯交换制备碳酸二甲酯反应，常压下，68℃的反应温度时反应1小时，DMC的产率最高为60.02％。

可见非均相固体碱催化剂已经成为酯交换法合成DMC的主流方向，然而现有技术中的非均相催化剂与均相催化剂的催化性能仍有差距，而且稳定性有待进一步改善，因此开发一种催化活性更好，稳定性更强的催化剂对于碳酸二甲酯的工业化生产具有重要的意义。

发明内容

本发明针对现有技术的问题与不足，提供了一种用于合成DMC的介孔双金属固体碱催化剂的制备方法，其制备的催化剂具有高活性和高稳定性优点；制备采用软模板法一步制备出催化剂前驱体经干燥、焙烧之后制得以氧化镁或氧化铈为骨架以碱土金属氧化物为主要活性成分的大比表面积的介孔双金属催化剂，可在温和条件下催化碳酸乙烯酯和甲醇酯交换反应制备碳酸二甲酯。。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的用于合成DMC的介孔双金属固体碱催化剂的制备方法，包括以下步骤：