[发明专利]用于甘油碳酸酯的催化剂、合成方法及甘油碳酸酯的应用

说明书

本发明为用于甘油碳酸酯的催化剂、合成方法及甘油碳酸酯的应用。用于甘油碳酸酯的催化剂，所述的催化剂为钙钛矿型钛酸盐，其通式为A₂TiO₃、BTiO₃或A_2‑2xB_xTiO₃(0≤x≤1)；其中，A为Na、K和Cs中一种，B为Mg和Ca中一种。本发明还公开了用于甘油碳酸酯的合成方法及甘油碳酸酯的应用。本发明的技术方案中，催化剂具有高活性和高稳定性的优点，并提出了甘油碳酸酯的新应用，用于全生物降解聚合物PLA和PGA增塑。

技术领域

本发明属于甘油碳酸酯的技术领域，具体涉及用于甘油碳酸酯的催化剂、合成方法及甘油碳酸酯的应用。

背景技术

甘油碳酸酯(GC)作为一类生物基专用化学品，具有高沸点、环保、无毒和可降解等特性，在有机合成、环境保护和材料科学等领域已经得到广泛应用。目前，GC可以以尿素、CO₂、CO或有机碳酸酯为羰基化试剂与甘油反应获得。其中，以有机碳酸酯和甘油经酯交换反应合成GC的工艺，具有过程简单、绿色环保和收率高的优点，因而得到广泛关注。

目前，工业合成GC主要以Na₂CO₃、NaOH和甲醇钠等强碱作为均相催化剂。但均相催化剂难以分离，会产生大量三废污染物，残留在产品中会影响GC品质。随着研究发现，CaO替代均相碱作为催化剂在酯交换合成GC工艺种表现出优异催化活性，但CaO极易于甘油和水反应生成甘油钙等无活性的新化合物，大大降低催化剂寿命。

现有技术中有采用浸渍法将碱金属和碱土金属浸渍到金属氧化物表面得到一种负载型双金属多相催化剂用于酯交换合成GC，最优条件下甘油收率可以达到90％以上，但是该催化效率较低，反应10h后才能得到令人满意的GC收率。另外，现有技术还以CaO-Al₂O₃-SiO₂、Ca₂SiO₄和KCl/ZIF-90作为催化剂用于该反应，但是上述催化剂依然面临着低温催化活性差、GC选择性低和稳定差等缺点。因此，开发一种兼具高活性和高稳定性的催化剂对于甘油碳酸酯的合成尤为重要。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种用于甘油碳酸酯的催化剂，该催化剂通过将碱/碱土金属氧化物引入到TiO₂的晶格结构获得了一种兼具高活性和高稳定性的钙钛矿型钛酸盐催化剂，从而可以解决当前酯交换法合成甘油碳酸酯过程中存在催化剂难回收和重复使用性能差的技术问题。

为了实现上述目的，所采用的技术方案为：

用于甘油碳酸酯的催化剂，所述的催化剂为钙钛矿型钛酸盐，其通式为A₂TiO₃、BTiO₃或A_2-2xB_xTiO₃(0≤x≤1)；其中，A为Na、K和Cs中一种，B为Mg和Ca中一种。

进一步的，所述的钙钛矿型钛酸盐为CaTiO₃。

本发明的第二个目的在于提供一种用于甘油碳酸酯的催化剂的制备方法。

为了实现上述目的，所采用的技术方案为：

上述的催化剂的制备方法，所述的制备方法为柠檬酸络合法。

进一步的，所述的柠檬酸络合法的步骤为：将溶液1和溶液2混合均匀，蒸发至形成黄色凝胶后，焙烧，得所述的催化剂；

其中，所述的溶液1为：将钛酸酯加入到无水乙醇中，混合均匀，得溶液1；

所述的溶液2为：将碱/碱土金属盐、柠檬酸和冰醋酸溶于水，搅拌均匀，得到溶液2。