[发明专利]一种合成碳酸二甲酯催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂及其制备方法，特别涉及一种合成碳酸二甲酯催化剂及其制备方法。

背景技术

碳酸二甲酯（DMC）是碳酸二烷基酯家族中最低级的同系物，被广泛应用于各种有机合成中。DMC的传统工业生产是通过甲醇的光气化反应来进行的。由于光气的毒性以及需要抗腐蚀反应器，该方法正逐步被淘汰。另外采用甲醇的氧化羰基化反应，该方法在浆状反应系统中采用了氯化亚铜作为催化剂，然而低转化率以及催化剂与产物分离的困难已成为急待解决的主要问题。采用钯催化剂和亚硝酸甲酯引发剂的气相方法。虽然该方法更有前景，但其需要使用采用两种独立反应方案的两个独立反应器。甲醇与二氧化碳一步合成法虽然方法简单，经济可行，但迄今为止，该反应的活性和选择性较低，且要求高温高压（或超临界CO2），反应条件比较苛刻，反应过程难于控制。通过碳酸丙烯酯或碳酸乙烯酯与甲醇的酯交换反应获取碳酸二甲酯是目前研究最为广泛的一种方法。一方面由于酯交换反应获取碳酸二甲酯具有更高的产率和选择性，另一方面是该酯交换反应条件温和，原料丰富易得，而且已经投入工业生产，相关技术条件成熟。进一步提高碳酸二甲酯产率的关键就在于开发更稳定、高效和低廉的催化剂。对于酯交换法，迄今为止人们已经发展了多种均相和非均相催化剂，如叔胺，碱金属碳酸盐，碱金属氢氧化物，过渡金属化合物以及碱金属氧化物，碱土金属碳酸盐，水滑石和Lewis碱负载催化剂等。与均相催化剂相比，非均相催化剂在反应后易与产物分离，且在大多数情况下可以多次循环使用而不影响催化活性，有利于降低生产成本。但这些非均相固体催化剂都存在DMC产率偏低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备方便、催化剂活性好的合成碳酸二甲酯催化剂及其制备方法。技术方案如下。

一种合成碳酸二甲酯催化剂，采用二氧化钛和二氧化锆的复合载体，二氧化钛和二氧化锆的质量比为4:1-6:3，活性组分及重量百分比为：3-5％的镧，4-6-％的铈，2-3％的钼，1-2％的钴，余量为复合载体。

所述二氧化钛和二氧化锆的质量比为4：2。

一种合成碳酸二甲酯催化剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）制备二氧化钛和二氧化锆复合载体：采用共沉淀法制备二氧化钛和二氧化硅的复合氧化物载体，该载体经500-700℃焙烧4-6小时，将制备得到的二氧化钛和二氧化硅的复合氧化物载体研磨成粉末；

（2）分别配制活性组分的前驱体溶液，将四种活性组分的前驱体溶液混合并搅拌均匀得到混合液，将复合载体粉末放入混合液中搅拌均匀得到悬浮液，向悬浮液中加入氨水至悬浮液pH值为10以上，采用沉积沉淀法将活性组分负载于复合载体上，静置4-6小时后过滤，得到的固相物经80-100℃干燥12-16h；最后在600-800℃惰性气体气氛下焙烧5-6小时得到合成碳酸二甲酯催化剂。

本发明采用二氧化钛和二氧化锆为复合载体，与活性组分镧、铈、钼、钴合适的质量比，使得催化剂具有很好的催化活性。催化剂在用于合成碳酸二甲酯反应时，碳酸二甲酯的产率为56.8％。

具体实施方式

为了更好的理解和实施，下面结合实施例详细说明本发明。

实施例1

将二氧化钛和二氧化硅按质量比4:1采用共沉淀法制备二氧化钛和二氧化硅的复合氧化物载体，该载体经500℃焙烧4小时，将制备得到的二氧化钛和二氧化硅的复合氧化物载体研磨成粉末；将硝酸镧、硝酸铈、三氧化钼、四氧化三钴按镧、铈、钼、钴摩尔比为3:4:1:2配制活性组分的前驱体溶液，将四种活性组分的前驱体溶液混合并搅拌均匀得到混合液，将复合载体粉末放入混合液中搅拌均匀得到悬浮液，向悬浮液中加入氨水至悬浮液pH值为10以上，采用沉积沉淀法将活性组分负载于复合载体上，静置4小时后过滤，得到的固相物经80℃干燥12h；最后在600℃惰性气体气氛下焙烧5小时得到合成碳酸二甲酯催化剂。

实施例2