[发明专利]一种合成全氘代甲醇的催化剂、其制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种合成全氘代甲醇的催化剂、其制备方法及其应用。本发明的催化剂主要由氧化物载体和金属组分组成，所述的载体成分是氧化铈、氧化锆、氧化铬、氧化锌中的至少两种，所述的金属组分是铁、铜、钯、铂、铑中的一种。本发明催化剂是通过共沉淀的方法制备出载体前驱体，再通过焙烧的方法得到载体，随后通过沉积‑沉淀的方法负载金属组分，从而完成催化剂的制备。其中，所述的催化剂中金属组分的质量含量为0.5%‑10%。该催化剂制备方法简单可靠，而且具有较高的活性和氘代甲醇选择性等优点，同时产物的氘代率可以达到99.9%。

技术领域

本发明涉及一种合成全氘代甲醇的催化剂、其制备方法及其应用，属于化学合成技术领域。

背景技术

氘为氢在自然界中的一种稳定形态的非放射性同位素，由于具有比氢更大的原子质量使C-D键比C-H键更加稳定，广泛应用于生物医药、光电显示、核磁共振检测中。比如，将药物分子中的氢用氘取代后，可以封闭代谢位点、减少有毒代谢物的生成。氘代甲醇是重要的化学原料和氘代药物中间体，不仅可以用于工业上的氘代药物以及大分子氘标记化合物的制备，而且可以作为一种核磁共振氢谱检测试剂和同位素示踪剂用来监测反应过程中物种以及分子结构的变化，为探索反应机理以及产物分布提供了重要的技术支撑。常用的氘甲醇制备方法是利用氢-氘(H-D)交换反应，还有研究者将1-甲氧基-1,3-环己二烯氘化制备氘甲醇，但该方法也无法保证氢原子的完全氘取代，制备的产物复杂多样性给后处理和使用等均带来了困难。

另外一方面，化石燃料的大量使用导致了能源供给趋紧以及温室气体CO₂排放量骤增，随之引发了日益严峻的能源危机和环境问题。当前，将CO₂捕集和转化为高附加值的化学品，在国际上正受到高度重视，为“碳”的循环利用提供了重要的途径。基于此，本专利采用二氧化碳和氘气为原料，经过热催化进行制备氘代甲醇；并提出一种用于该过程的催化剂及其制备方法，以混合氧化物活性组分，制备了具有优良的催化性能的催化剂。

目前，也有现有技术报道了制备氘代甲醇的方法，例如中国专利CN 112321388 A、CN 112675875 A、CN 11116313A、CN108250041B、CN109078638A均公开了以氘气、一氧化碳气体为原料制备氘代甲醇的方法，其中，中国专利CN 112321388 A主要介绍了反应的特点，而其他介绍了催化剂的组成和制备方法；中国专利CN 11116313A所用催化剂为氧化锌、氧化铜、氧化铝和氧化铂中的至少一种，中国专利CN108250041B催化剂为氧化金、氧化铂和氧化铑中的一种或多种的组合；中国专利CN109078638A公开了以CuZnCeAlO为催化剂，中国专利CN 112675875 A所用催化剂也为CuZnAlO。

但是，目前尚未有现有技术公开以氘气和二氧化碳气体为原料制备氘代甲醇的方法，也没有现有技术公开可以应用于氘气和二氧化碳制备全氘代甲醇的催化剂。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种合成全氘代甲醇的催化剂、其制备方法及其应用。

本发明的第一个目的在于提供一种合成全氘代甲醇的催化剂，此催化剂可以很好的应用于氘气和二氧化碳制备全氘代甲醇的反应中，并具有高活性、高选择性的特点，生成的氘代甲醇氘代率高达99.9％。

本发明的第二个目的在于提供一种应用于氘气和二氧化碳制备全氘代甲醇的催化剂的制备方法，该制备方法简单可靠，具有普适性。

本发明的第三个目的在于提供上述催化剂的应用，具体为应用上述催化剂催化以氘气和二氧化碳气体为原料制备氘代甲醇的反应。

为了实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案：