【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及縮醛(酮)制備，具體涉及一種金屬改性碳基固體酸催化劑的制備方法以及該催化劑催化合成縮醛(酮)的方法。
技術介紹
1、縮醛(酮)反應是一類重要的有機合成反應，其在食品香料、美妝產品以及藥品等領域都有顯著應用，此外縮醛還可用于多步有機合成中羰基的保護劑。
2、在傳統的縮醛(酮)工業生產方法中，往往采用無機酸作為催化劑，例如，公開號為cn?108822236a的中國專利技術專利申請文獻公開了一種孔狀聚乙烯醇縮醛酮的制備方法，包括以下步驟：a.將pva在水溶液中充分溶解，并加入少量高分子鏈延展劑，便于縮合反應進行，提高反應進行程度。b.將丁醛和環己酮按照質量比7:3-6:4兩者互相溶解，制成混合液。c.對pva水溶液進行梯度降溫，依次分別先加入1/9的混合液、無機酸溶液和其余的混合液，在攪拌條件下，進行反應，直至產品析出。d.產品堿穩定后，洗滌干凈依附在產品表面的無機酸、混合液及pva。e.將產品置于離心機甩干，氣流干燥至孔狀聚乙烯醇縮醛酮。
3、傳統的無機酸法雖有較高的產率，但也伴隨著設備腐蝕嚴重、不利于環境保護以及催化劑無法二次回收利用等問題。隨著全球對環保和可持續發展的關注度日益增強，科研人員一直在探索開發新的綠色、可環保的催化劑以克服傳統生產方式中所產生的不經濟不環保的問題。
技術實現思路
1、碳基固體酸在催化領域因其所具備的高比表面積和高熱穩定性而在催化領域展現出顯著的優勢，這類催化劑能夠有效促進反應物與催化劑的接觸，提高催化效率。隨著綠色化
2、餐飲廢油通常可以定義為廚余垃圾、地溝油和動物的油脂，每年餐飲廢油的產生量巨大，其隨意排放對人們的健康以及環境保護都造成了嚴峻挑戰。本申請研究發現，利用餐飲廢油制備的碳質材料，具有豐富的分級多孔結構和高比表面積的優良特性，是一類具有高比表面積的多孔載體材料。
3、經本申請研究發現，將金屬負載于碳材上制備所得的金屬改性碳基固體酸大大提高了催化劑表面的酸性性質，優化了反應過程和提高了特定產物的選擇性。此外，二者相結合可增加催化劑表面的催化位點，增強催化能力，在保持高催化性能的同時還減少了催化劑的使用量，降低了生產成本；并且通過負載的方式有助于金屬顆粒的分散，避免其聚集從而延長催化劑的使用期限和活性，反應后的催化劑與反應體系經過過濾即可分離進行二次使用，極大的提高了催化劑的使用效率。同時將餐飲廢油作為催化劑的負載材料，可以對餐飲廢油進行無害化處理和資源型利用，符合綠色環保可持續發展的理念要求，最大限度的減少其對環境的破壞。因此，開展金屬改性碳基固體酸固體酸催化劑的制備及催化性能研究具有重要的理論與實際意義。
4、基于此，本申請提供了一種金屬改性碳基固體酸催化劑及其制備方法和應用，該催化劑用于催化合成縮醛(酮)香料，催化性能好、生產成本低、綠色環保、回收簡便且重復性能好，且實現資源的廢物利用。
5、一種金屬改性碳基固體酸催化劑的制備方法，包括：
6、(1)將餐飲廢油、金屬鹽和相轉移劑溶于乙醇水溶液中，得反應混合液；
7、(2)將反應混合液依次經超聲、磁力攪拌以及油浴加熱攪拌處理后，得到催化劑前體；
8、(3)將所得催化劑前體經氮氣氛圍煅燒，得金屬改性碳基固體酸催化劑。
9、碳基固體酸在催化領域因其所具備的高比表面積和熱穩定性而在催化領域展現出顯著的優勢，這類催化劑能夠有效促進特定化學反應的同時降低副反應的發生。隨著綠色化學發展需求，以廢材或生物質為原料制備碳基固體酸成為了新的研究方向。本申請針對縮醛(酮)反應過程中存在的一系列反應條件及后處理問題，設計了一種金屬改性碳基固體酸固體酸催化劑。
10、本申請采用餐飲廢油為原料作為碳材，通過超聲、相轉移劑以及加熱攪拌等一系列預處理，將金屬負載于碳材之上，而后以500℃左右、氮氣條件下煅燒2h左右得到金屬改性碳基固體酸催化劑。本申請通過對預處理過程的改進，使餐飲廢油作為碳材制備得到的催化劑活性基本不受影響，甚至相對純油為碳材制備的催化劑活性更好。
11、餐飲廢油碳材豐富的分級多孔結構可減少傳質阻力，高比表面積的特性可以暴露更多的活性位點從而增強其催化活性；通過添加相轉移劑使分散體系更加穩定，通過超聲加速整個反應體系的混合，這兩步預處理可使金屬鹽更好地附著于餐飲廢油碳材上，使本專利技術制備得到的催化劑催化活性及穩定性都顯著提高，催化制備縮醛/縮酮香料的產率在90％以上，產品的純度在98％以上，催化劑均可回收利用，在重復實驗5次后，測定產率浮動均在5％以內。
12、以下還提供了若干可選方式，但并不作為對上述總體方案的額外限定，僅僅是進一步的增補或優選，在沒有技術或邏輯矛盾的前提下，各可選方式可單獨針對上述總體方案進行組合，還可以是多個可選方式之間進行組合。
13、步驟(1)中：
14、可選的，所述金屬鹽為錫(ii)、錫(iv)、鐵、鋯、鋅、銅、錳、鎳、鉻、釤和鑭各自的鹽酸鹽、硝酸鹽或醋酸鹽中的一種。
15、進一步可選的，所述金屬鹽為氯化鐵、氯化亞錫、氯化鋯；更進一步優選地，所述金屬鹽為氯化鐵或氯化鋯；最優選，所述金屬鹽為氯化鋯。其中c-zr、c-sn(ii)、c-fe的催化產率可達到85％以上，c-zr、c-fe的催化產率可達到90％以上，c-zr的催化產率能達到96％。
16、可選的，所述相轉移劑為十六烷基三甲基氯化銨、芐基三乙基氯化銨、四丁基溴化銨、四丁基氯化銨、四丁基硫酸氫銨、三辛基甲基氯化銨、十二烷基三甲基氯化銨、冠醚中的任一種。
17、進一步可選的，所述相轉移劑為四丁基溴化銨或四丁基氯化銨。
18、最優選的組合為，所述金屬鹽為氯化鋯，所述相轉移劑為四丁基溴化銨。
19、可選的，餐飲廢油量以20g為基準計，金屬鹽的物質的量為0.02mol～0.04mol，相轉移劑質量為0.2～0.6g，乙醇水溶液的體積為80～120ml。
20、進一步可選的，金屬鹽的物質的量為0.03mol～0.04mol，該用量條件下，催化產率均能達到96％以上。
21、進一步可選的，餐飲廢油量以20g為基準計，金屬鹽的物質的量為0.03mol，相轉移劑質量為0.4g。
22、可選的，所述乙醇水溶液為體積百分比為30％～75％的乙醇水溶液。
23、進一步可選的，所述乙醇水溶液中乙醇的體積比為55％；所述乙醇水溶液的體積為100ml。
24、步驟(2)中：
25、可選的，超聲時間為0.5h～1.5h。
26、可選的，磁力攪拌時間為1～3h；油浴溫度為90～110℃，油浴時間為6h～12h。
27、進一步可選的，超聲時間為1h；磁力攪拌時間為2h；油浴攪拌溫度為100℃，時間為10h；
28、步驟(3)中：
29、可選的，煅燒溫度為300～7本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種金屬改性碳基固體酸催化劑的制備方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中：所述金屬鹽為錫(II)、錫(IV)、鐵、鋯、鋅、銅、錳、鎳、鉻、釤和鑭各自的鹽酸鹽、硝酸鹽或醋酸鹽中的一種。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中：所述相轉移劑為十六烷基三甲基氯化銨、芐基三乙基氯化銨、四丁基溴化銨、四丁基氯化銨、四丁基硫酸氫銨、三辛基甲基氯化銨、十二烷基三甲基氯化銨、冠醚中的任一種。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中：餐飲廢油量以20g為基準計，金屬鹽的物質的量為0.02mol～0.04mol，相轉移劑質量為0.2～0.6g，乙醇水溶液的體積80～120mL。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中：超聲時間為0.5h～1.5h。
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中：磁力攪拌時間為1～3h；油浴溫度為90～110℃，油浴時間為6h～12h。
7.根據權利要求1所述的制備方法，其特
8.一種如權利要求1～7任一權利要求所述制備方法制備得到的金屬改性碳基固體酸催化劑。
9.如權利要求8所述的金屬改性碳基固體酸催化劑在制備縮醛(酮)中的應用。
10.一種制備縮醛(酮)香料的方法，其特征在于，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種金屬改性碳基固體酸催化劑的制備方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中：所述金屬鹽為錫(ii)、錫(iv)、鐵、鋯、鋅、銅、錳、鎳、鉻、釤和鑭各自的鹽酸鹽、硝酸鹽或醋酸鹽中的一種。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中：所述相轉移劑為十六烷基三甲基氯化銨、芐基三乙基氯化銨、四丁基溴化銨、四丁基氯化銨、四丁基硫酸氫銨、三辛基甲基氯化銨、十二烷基三甲基氯化銨、冠醚中的任一種。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中：餐飲廢油量以20g為基準計，金屬鹽的物質的量為0.02mol～0.04mol，相轉移劑質量為0.2～0.6g，乙醇水溶液的體積8...
【專利技術屬性】
技術研發人員：胡煉雯，周凡，劉津碩，唐秀娟，韓曉祥，
申請(專利權)人：浙江工商大學，
類型：發明
國別省市：
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