[发明专利]用于合成香茅醛的铂碳纳米管催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学化工技术领域，具体涉及一种用于柠檬醛液相加氢还原合成香茅醛的铂碳纳米管催化剂及其制备方法。

背景技术

柠檬醛是山苍籽中的主要成分，含量为50％-80％。柠檬醛催化加氢即可以制备香茅醛，香茅醛是一些昂贵香料的重要中间体，同时具有高效、广谱抗菌性，为其走向医药和食品储运及农药等方面提供了实验依据。

目前柠檬醛催化加氢制备香茅醛的催化剂主要为Pd/C，Pd/Al₂O₃，Pt/硅土催化剂，Pt/C和Pt/SiO₂催化剂等，经过液相高温高压还原制得香茅醛，要达到较高的收率，其反应条件的要求较为苛刻。

碳纳米管特殊的的拓扑结构及其在端口、弯曲处存在的大量五元环、七元环，使得碳纳米管具有特殊的电子结构及其吸附性能，成为一种新型的催化剂载体。而多壁碳纳米管与单壁碳纳米管相比，表面性质和电子特征基本相同，但其价格优势更适合做催化剂载体。

发明内容

本发明的目的是提供一种收率高、工艺条件简单的用于柠檬醛液相加氢还原合成香茅醛的铂碳纳米管催化剂及其制备方法。

本发明提出的用于柠檬醛液相加氢还原合成香茅醛的铂碳纳米管催化剂，是一种负载型催化剂，其载体为接枝有聚丙烯酸链的碳纳米管，活性成分为铂纳米颗粒，铂纳米颗粒的负载量是碳纳米管质量的1％-10％。

本发明的用于柠檬醛液相加氢还原合成香茅醛的铂碳纳米管催化剂的制备方法，其具体步骤如下：

(1)将碳纳米管浸入丙烯酸和丙酮溶液中，在氮气气氛下，加入自由基引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)，在60-80℃温度下磁力搅拌5-8小时，利用自由基引发反应在碳纳米管表面接枝聚丙烯酸链，然后抽滤，40-60℃温度下干燥8-12小时。

(2)将步骤(1)接枝好聚丙烯酸链的碳纳米管浸入氯铂酸溶液中，以乙二醇或KBH₄水溶液作为还原剂，120-180℃磁力搅拌反应，反应时间为25-35分钟；

(3)将步骤(2)得到的反应液冷却抽滤，滤渣洗涤后在100-140℃下烘干，即得到目标产物。

本发明中，碳纳米管经过酸处理和高分子改性。

本发明中，铂纳米颗粒负载量是1％-10％。

本发明中，碳纳米管在接枝聚丙烯酸链时可采用超声分散方法加入。

本发明中，氯铂酸溶液在无电流金属沉积过程中可采用超声分散方法。

本发明中，在无电流金属沉积过程中采用乙二醇作为还原剂。

本发明中，在无电流金属沉积过程中采用KBH₄水溶液作为还原剂。

铂碳纳米管催化剂作为柠檬醛加氢还原合成香茅醛催化剂的应用。其步骤为：将柠檬醛与催化剂按质量比为10∶1加入到50ml正己烷中，反应在FCZ-1型磁力高压反应釜中进行，反应条件为40-80℃，氢气压力为0.5-1.5MPa，即可获得高转化率的柠檬醛和高选择性的香茅醛。

本发明催化剂制备采用无电流金属沉积法，低温催化效果优于传统的铂碳催化剂，在活性组分铂纳米颗粒均匀分散的铂碳纳米管催化剂存在下，柠檬醛通过液相加氢还原制备香茅醛的方法。该法的特点在于采用间歇式高压釜反应，操作简便，柠檬醛液相加氢一步完成，反应温度较低，工艺简单，柠檬酸的转化率可达91.72％，香茅醛的选择性可达86.24％

具体实施方式

下面通过实施例进一步描述本发明

实施例1，催化剂的制备：

(1)采用酸处理方法溶解碳纳米管中残留的金属催化剂得到纯净的碳纳米管，将其浸入1g/50ml的丙烯酸的丙酮溶液，加入自由基引发剂AIBN，在60℃条件下磁力搅拌8小时；在碳纳米管表面接杆聚丙烯酸链，冷却，抽滤，滤渣干燥备用；

(2)采用氯铂酸溶液作为前驱体，乙二醇作为还原剂，以接枝有聚丙烯酸链的碳纳米管为载体，160℃磁力搅拌反应30min，使铂纳米颗粒均匀分布在接枝高分子链的碳纳米管表面，冷却，抽滤；

(3)将以上固体在120℃烘干，即可得到柠檬醛液相加氢还原合成香茅醛的催化剂。

实施例2，催化剂的制备：

(1)采用酸处理方法溶解碳纳米管中残留的金属催化剂得到纯净的碳纳米管，将其浸入1g/50ml的丙烯酸的丙酮溶液，加入自由基引发剂AIBN，在80℃条件下磁力搅拌5小时，在碳纳米管表面接枝聚丙烯酸链；冷却，抽滤，滤渣干燥备用；