[发明专利]一种固体碱催化剂的制备及在羟醛缩合反应中的应用

权利要求书

1.一种固体碱催化剂，其组成为Co^II(Co^III_2-xAl^III_x)O₄，其中0.6≤x<2，其特征为：具有类似尖晶石Co(CoAl)O₄的晶相，呈六方片状多孔结构，粒径为20～100纳米，比表面积为70～300m²/g，孔容为0.15～0.83cm³/g，且具有纳米介孔结构。

2.根据权利要求1所述的固体碱催化剂的制备方法，其特征包括以下步骤：配制一定浓度的二价钴的可溶性盐和三价Al的可溶性盐的混合溶液(I)；配制一定浓度的碱和可溶性无机钾(或钠)盐的混合碱溶液(II)；采用尿素水解法或者稳态并流滴定法进行制备，并控制合成母液的pH值，合成母液经剧烈搅拌后移入带聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，在一定温度下反应一段时间；然后经离心分离，得到的沉淀物用去离子水洗涤、烘干、研磨得到层状双金属氢氧化物前驱体，最后经过焙烧制得钴铝尖晶石固体碱催化剂。

3.根据权利要求2所述的可溶性盐的混合溶液，其特征在于：二价钴的可溶性盐为硝酸盐、硫酸盐、醋酸盐、氯化物中的一种或两种，优选为Co(NO₃)₂，其浓度为0.01～1摩尔/升；三价Al的可溶性盐为硝酸盐、硫酸盐、醋酸盐、氯化物中的一种或两种，优选为Al(NO₃)₃，其浓度为0.01～1摩尔/升。

4.根据权利要求2所述的混合碱溶液，其特征在于所述的碱为氢氧化钾或者氢氧化钠，优选为NaOH，其浓度为0.06～6摩尔/升；可溶性无机钾(或钠)盐为碳酸钾(或钠)、硫酸钾(或钠)、氯化钾(或钠)中的一种，优选为Na₂CO₃，其浓度为0.03～3摩尔/升。

5.根据权利要求2所述的用尿素法制备催化剂时，其特征在于将可溶性盐的混合溶液(I)与0.1～5摩尔/升的尿素溶液在搅拌下混合均匀后，移入带聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，在80～100℃反应48～96小时。

6.根据权利要求2所述的用稳态并流滴定法制备催化剂时，其特征在于将溶液(I)和溶液(II)在5～70℃并流滴加到含去离子水的烧杯中，pH值调控在8～12，然后移入带聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，在40～100℃反应48～96小时。

7.根据权利要求2所述的制备催化剂的方法中，其特征在于将得到的沉淀物经去离子水洗涤后，在50～120℃干燥，再升温(升温速率为1～15℃/分钟)至300～800℃焙烧，焙烧时间为2～10小时。

8.权利要求1所述的固体碱催化剂可催化醛或者酮的羟醛缩合反应，其化学反应式可以表示为：

其中，R₁、R₂和R₄可以是氢、C1-C6的烷基、卤素或者羟基取代的C1-C6的烷基、不饱和C1-C6的烷基、C1-C6烷氧基、以及任意取代的芳环或者杂芳环；R₃可以是C1-C6的烷基、卤素或者羟基取代的C1-C6的烷基、不饱和C1-C6的烷基、C1-C6烷氧基、以及任意取代的芳环或者杂芳环。

9.在权利要求8中所述的杂芳环，可以是：

其中R可以是氨基、硝基、卤素、羧酸及其脂、C1-C5的烷基、不饱和的C1-C5烷基、C1-C5烷氧基、卤素或者羟基取代的C1-C5的烷基；所述的芳环可以是：

其中R可以是氨基、硝基、卤素、羧酸及其脂、C1-C5的烷基、不饱和的C1-C5烷基、C1-C5烷氧基、卤素或者羟基取代的C1-C5的烷基。

10.在权利要求8所述的化学反应中，其特征在于可以使用二氯甲烷、甲醇、乙醇中的一种作为溶剂，或者不使用溶剂。