專利名稱：用于合成香茅醛的鉑碳納米管催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于檸檬醛液相加氫還原合成香茅醛的 鉑碳納米管催化劑及其制備方法。
技術(shù)背景檸檬醛是山蒼籽中的主要成分，含量為50%-80%。檸檬醛催化加氫即可以制備香茅醛， 香茅醛是一些昂貴香料的重要中間體，同時具有高效、廣譜抗菌性，為其走向醫(yī)藥和食品 儲運及農(nóng)藥等方面提供了實驗依據(jù)。目前檸檬醛催化加氫制備香茅醛的催化劑主要為Pd/C， Pd/Al203， Pt/硅土催化劑，Pt/C 和Pt/Si02催化劑等，經(jīng)過液相高溫高壓還原制得香茅醛，要達到較高的收率，其反應(yīng)條件 的要求較為苛刻。碳納米管特殊的的拓撲結(jié)構(gòu)及其在端口、彎曲處存在的大量五元環(huán)、七元環(huán)，使得碳 納米管具有特殊的電子結(jié)構(gòu)及其吸附性能，成為一種新型的催化劑載體。而多壁碳納米管與單壁碳納米管相比，表面性質(zhì)和電子特征基本相同，但其價格優(yōu)勢更適合做催化劑載體。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種收率高、工藝條件簡單的用于檸檬醛液相加氫還原合成香茅 醛的鉑碳納米管催化劑及其制備方法。本發(fā)明提出的用于檸檬醛液相加氫還原合成香茅醛的鉑碳納米管催化劑，是一種負載 型催化劑，其載體為接枝有聚丙烯酸鏈的碳納米管，活性成分為鉑納米顆粒，鉑納米顆粒 的負載量是碳納米管質(zhì)量的1%-10%。本發(fā)明的用于檸檬醛液相加氫還原合成香茅醛的鉑碳納米管催化劑的制備方法，其具體步驟如下(1) 將碳納米管浸入丙烯酸和丙酮溶液中，在氮氣氣氛下，加入自由基引發(fā)劑偶氮二異丁腈(A舊N)，在60-80。C溫度下磁力攪拌5-8小時，利用自由基引發(fā)反應(yīng)在碳納米管 表面接枝聚丙烯酸鏈，然后抽濾，40-60。C溫度下干燥8-12小時。(2) 將步驟(1)接枝好聚丙烯酸鏈的碳納米管浸入氯鉑酸溶液中，以乙二醇或KBH4 水溶液作為還原劑，120-180。C磁力攪拌反應(yīng)，反應(yīng)時間為25-35分鐘；(3) 將步驟(2)得到的反應(yīng)液冷卻抽濾，濾渣洗滌后在100-140°C下烘干，即得到 目標產(chǎn)物。
本發(fā)明中，碳納米管經(jīng)過酸處理和高分子改性。 本發(fā)明中，鉑納米顆粒負載量是1%-10%。本發(fā)明中，碳納米管在接枝聚丙烯酸鏈時可釆用超聲分散方法加入。 本發(fā)明中，氯鉑酸溶液在無電流金屬沉積過程中可采用超聲分散方法。 本發(fā)明中，在無電流金屬沉積過程中采用乙二醇作為還原劑。 本發(fā)明中，在無電流金屬沉積過程中采用KBH4水溶液作為還原劑。 鉑碳納米管催化劑作為檸檬醛加氫還原合成香茅醛催化劑的應(yīng)用。其步驟為將檸檬 醛與催化劑按質(zhì)量比為10: l加入到50ml正己烷中，反應(yīng)在FCZ-1型磁力高壓反應(yīng)釜中 進行，反應(yīng)條件為40-80°C，氫氣壓力為0.5-1.5 MPa，即可獲得高轉(zhuǎn)化率的檸檬醛和高 選擇性的香茅醛。本發(fā)明催化劑制備采用無電流金屬沉積法，低溫催化效果優(yōu)于傳統(tǒng)的鉑碳催化劑，在 活性組分鉑納米顆粒均勻分散的鉑碳納米管催化劑存在下，檸檬醛通過液相加氫還原制備 香茅醛的方法。該法的特點在于采用間歇式高壓釜反應(yīng)，操作簡便，檸檬醛液相加氫一步 完成，反應(yīng)溫度較低，工藝簡單，擰檬酸的轉(zhuǎn)化率可達91.72%，香茅醛的選擇性可達86.24%具體實施方式
下面通過實施例進一步描述本發(fā)明實施例1，催化劑的制備(1) 釆用酸處理方法溶解碳納米管中殘留的金屬催化劑得到純凈的碳納米管，將其浸入lg/50ml的丙烯酸的丙酮溶液，加入自由基引發(fā)劑AIBN，在60°C條件下磁力攪拌8 小時；在碳納米管表面接桿聚丙烯酸鏈，冷卻，抽濾，濾渣干燥備用；(2) 采用氯鉑酸溶液作為前驅(qū)體，乙二醇作為還原劑，以接枝有聚丙烯酸鏈的碳納 米管為載體，160°C磁力攪拌反應(yīng)30min，使鉑納米顆粒均勻分布在接枝高分子鏈的碳納 米管表面，冷卻，抽濾；(3) 將以上固體在120°C烘干，即可得到檸檬醛液相加氫還原合成香茅醛的催化劑。實施例2，催化劑的制備(1) 采用酸處理方法溶解碳納米管中殘留的金屬催化劑得到純凈的碳納米管，將其 浸入lg/50ml的丙烯酸的丙酮溶液，加入自由基引發(fā)劑AIBN，在80°C條件下磁力攪拌5 小時，在碳納米管表面接枝聚丙烯酸鏈；冷卻，抽濾，濾渣干燥備用；(2) 采用氯鉑酸溶液作為前驅(qū)體，KBH4溶液作為還原劑，以接枝有聚丙烯酸鏈的 碳納米管為載體，120°C磁力攪拌反應(yīng)35min，使鉑納米顆粒均勻分布在接枝高分子鏈的
碳納米管表面，冷卻，抽濾；(3)將以上固體在140°C烘干，即可得到檸檬醛液相加氫還原合成香茅醛的催化劑。實施例3，利用實施例1制得的催化劑，選用0.1克鉑碳納米管催化劑、l克檸檬醛和 50毫升正己烷，裝入容積為IOO毫升的FCZ-I型磁力高壓反應(yīng)釜中，催化劑中鉑納米顆粒 的含量是5%，接枝有聚丙烯酸鏈的碳納米管的含量為95%，將氫氣通入反應(yīng)釜，反復(fù)置 換三次，在氫氣壓力l.OMPa，反應(yīng)溫度80°C條件下反應(yīng)，檸檬醛轉(zhuǎn)化率為64.58%,香茅 醛的選擇性為30.72%。實施例4，利用實施例2制得的催化劑，選用0.1克鉑碳納米管催化劑、l克檸檬醛和 50毫升正己烷，裝入容積為IOO毫升的FCZ-I型磁力高壓反應(yīng)釜中，催化劑中鉑納米顆粒 的含量是5%，接枝有聚丙烯酸鏈的碳納米管的含量為95%，將氫氣通入反應(yīng)釜，反復(fù)置 換三次，在氫氣壓力l.OMPa，反應(yīng)溫度8(fC條件下反應(yīng)，檸檬醛轉(zhuǎn)化率為91.72%,香茅 醛的選擇性為86.24%。
權(quán)利要求
1、一種用于合成香茅醛的鉑碳納米管催化劑，其特征是一種負載型催化劑，其載體為接枝有聚丙烯酸鏈的碳納米管，活性成分為鉑納米顆粒，鉑納米顆粒的負載量為碳納米管質(zhì)量的1％-10％。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于合成香茅醛的鉑碳納米管催化劑的制備方法，其特征在于具體步驟為(1) 將碳納米管浸入丙烯酸和丙酮溶液中，在氮氣氣氛下，加入偶氮二異丁腈，在60-80°C溫度下磁力攪拌5-8小時，利用自由基引發(fā)反應(yīng)在碳納米管表面接枝聚丙烯酸鏈， 然后抽濾，濾渣洗滌并在40-60°C溫度下干燥8-12小時；(2) 將接枝了聚丙酸鏈的碳納米管浸入氯鉑酸溶液中，以乙二醇或KBH4水溶液作為 還原劑，120-180。C磁力攪拌反應(yīng)，反應(yīng)時間為25-35分鐘；(3) 將步驟(2)得到的反應(yīng)液冷卻抽濾，濾渣洗滌后在100-140°C下烘干，即得到 目標產(chǎn)物。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于合成香茅醛的鉑碳納米管催化劑的制備方法，其特征 是碳納米管在接枝聚丙烯酸鏈時用超聲分散方法。
4、 一種如權(quán)利要求1所述的鉑碳納米管催化劑作為檸檬醛液相加氫還原合成香茅醛 催化劑的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明屬于化學(xué)化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于檸檬醛液相加氫合成香茅醛的鉑碳納米管催化劑及其制備方法。本發(fā)明的催化劑是首先對碳納米管進行酸處理，進而在碳納米管表面接枝聚丙烯酸鏈，采用無電流金屬沉積的方法，將金屬鉑沉積在碳納米管表面。該催化劑具有非常好的低溫催化效果，在活性組分鉑納米顆粒均勻分散的納米鉑碳催化劑存在下，檸檬醛通過液相加氫制備香茅醛。該催化劑的特點在于檸檬醛催化加氫一步完成，反應(yīng)溫度較低，工藝簡單，催化加氫的轉(zhuǎn)化率可達90％以上，選擇性可達85％以上。
文檔編號B01J23/42GK101157028SQ20071004691
公開日2008年4月9日 申請日期2007年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月11日
發(fā)明者徐華龍, 汪長春, 楓 秦, 郭貴全 申請人:復(fù)旦大學(xué)