[发明专利]一种铌酸钠负载钌催化剂催化α-蒎烯加氢制备顺式蒎烷的方法

说明书

本发明公开了一种铌酸钠负载钌催化剂催化α‑蒎烯加氢制备顺式蒎烷的方法，催化剂为Ru/NaNbO₃，其中Ru与NaNbO₃的质量比为5～10:100，Ru/NaNbO₃复合催化剂与α‑蒎烯的质量比为0.1～1:100，二者混合，反应温度为120℃～140℃，氢气压力为3～4MPa，反应时间为6～10h下制备得到顺式蒎烷。本发明所制备的Ru/NaNbO₃复合催化剂属非均相催化剂，制备工艺简单，易回收，在低温下就能高效催化α‑蒎烯加氢合成顺式蒎烷，转化率高，选择性高，优于同类非均相催化剂。

技术领域

本发明涉及一种铌酸钠负载钌催化剂催化α-蒎烯加氢制备顺式蒎烷的方法，具体地说是一种以钙钛矿铌酸钠(NaNbO₃)负载钌金属纳米颗粒的复合材料为催化剂，催化α-蒎烯加氢高选择性制备顺式蒎烷的新方法，属于催化剂的制备与应用领域。

背景技术

松节油的主要成分α-蒎烯，经选择性加氢催化可制得顺式蒎烷和反式蒎烷。顺式蒎烷作为重要的化工品中间体，通过进一步加工可合成维生素A(E)、香精香料，以及涂料、化妆品等精细化学品。反式蒎烷结构上有较大的空间位阻，含量较高时，会导致催化加氢副产物多、产物难提纯等问题，从而降低相关化学产品的质量。我国松节油储量丰富，是α-蒎烯的主要产地之一。但是，受加工技术的制约，α-蒎烯催化加氢相关产品的质量和产量都与发达国家有很大差距，销售多以原料出口为主。因此，对α-蒎烯选择性催化加氢制备高纯度顺式蒎烷的研究具有重要意义。

目前工业上α-蒎烯催化加氢常用无溶剂条件下的Pd/C和Raney-Ni催化剂对顺式蒎烷的选择性较差，且反应条件较苛刻，另外，催化剂也难以重复使用(CN1191857A；CN1262263A)。多年来，化学家们一直致力于开发高顺式选择性的催化体系(CN106582803A；CN106316747A；CN104003831A；CN105330505；US4018842)。其中有贵金属、复合金属、金属有机化合物、分子筛等催化剂，虽然这些催化剂活性高、选择性好，有的反应条件也较温和，但制备工艺复杂，价格昂贵，催化剂分离和回收较困难。贵金属与半导体金属氧化物组成的复合催化剂，可以减少贵金属的使用量，节约成本。并且，由于两者间的相互作用，相比于单一成分的催化剂，常表现出更加优异的光、电等理化性质，有望成为高效的加氢反应催化剂(Chem.Eng.J.,2017,322,234；US4310714)。

发明内容

本发明为了解决现有的α-蒎烯选择性加氢反应中使用的贵金属及其复合物催化剂制备工艺复杂、成本较高、选择性较低、回收再利用困难等问题，提供一种制备工艺简单，成本较低、易回收再利用的钙钛矿铌酸钠(NaNbO₃)负载钌金属纳米颗粒的催化剂催化α-蒎烯加氢制备顺式蒎烷的方法，获取α-蒎烯高选择性催化加氢合成顺式蒎烷的性能。

本发明是通过下述技术方案来实现。

一种铌酸钠负载钌催化剂催化α-蒎烯加氢制备顺式蒎烷的方法，Ru/NaNbO₃复合催化剂与α-蒎烯的质量比为0.1～1:100，二者混合，反应温度为:120～140℃，氢气压力为3～4MPa，反应时间为6～10h下制备得到顺式蒎烷，催化活性高，催化剂环境友好，后处理简单，可循环利用。

详细步骤如下：

①取50gα-蒎烯加入反应釜中，按照催化剂与α-蒎烯的质量比为0.1～1:100加入制好的Ru/NaNbO₃复合催化剂0.05～0.5g，密封反应釜；

②在表压2.5～3.5MPa下用氢气置换三至四次，检漏，确认反应釜密封完好；

③打开氢气进气阀，调节釜内压力为3～4MPa，打开反应釜升温控制仪，于120～140℃、搅拌速度500r/min下反应6～10h。