[发明专利]一种金属负载MOFs催化剂及其制备方法和在PMDPTA合成中的应用

说明书

本发明提供了一种金属负载MOFs催化剂及其制备方法和在PMDPTA合成中的应用，具体涉及催化剂技术领域，该催化剂包括载体和活性组分，所述载体为MOFs材料，所述活性组分为单一金属或复合金属颗粒。该催化剂采用过量浸渍法，将金属氯化物或金属硝酸盐中的至少一种溶液与MOFs材料在室温下搅拌24h，抽滤，得到催化剂前驱体；催化剂前驱体与还原剂作用得到金属负载MOFs催化剂。该催化剂的制备方法具有制备过程简单，结构稳定等优点。本发明将该催化剂用于合成PMDPTA，具有成本低，产品收率高，绿色环保等优点。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，具体是涉及一种金属负载MOFs催化剂及其制备方法和在PMDPTA合成中的应用。

背景技术

聚氨酯(PU)是分子中含有氨基甲酸酯基团(-NH-CO-O-)的一类高分子聚合物，在船舶、建筑、机电、轻工等诸多领域占有重要的地位。常见的聚氨酯材料大多数以泡沫体的形式存在。聚氨酯泡沫是由二元或多元异氰酸酯和多元醇化合物在催化剂作用下逐步聚合反应而成的。其中，催化剂不仅可以加速反应，而且可以控制反应的速度、影响反应混合物的流动性以及产物的物理化学性质，因而对聚氨酯泡沫的形成起到至关重要的作用。目前较为常用的催化剂包括有机金属化合物和有机胺类化合物。有机金属化合物是以有机锡类化合物为主，工业上主要用于催化聚氨酯树脂；这类催化剂对人体危害较大而且产生严重的环境污染，不符合环保要求。因此，有机胺类催化剂就成为目前聚氨酯催化剂的主要研究方向。

有机胺类催化剂常以叔胺催化剂为主，主要用于催化聚氨酯泡沫。常用的叔胺类催化剂有三乙烯二胺(TMDA)、二乙烯三胺(DMTA)和N,N,N’,N’,N”-五甲基二丙烯三胺(PMDPTA)。PMDPTA的传统合成工艺是在甲酸的存在下，3,3’-亚胺基双(N,N-二甲基丙烯胺)和甲醛溶液发生甲基化反应得到的。这条工艺路线不仅成本高、产率低，而且不可避免地产生环境污染和强腐蚀性。为了降低成本，提高收率并且绿色环保，改进的工艺是以甲胺溶液和丙烯腈为原料，通过迈克尔加成，加氢，甲基化三步反应得到高收率的PMDPTA，所用的催化剂为W-3型Raney Ni。化学方程式如下所示：

然而，W-3型Raney Ni催化剂还存在着合成过程复杂，易于氧化且贮存困难等缺陷。而金属负载型催化剂能够有效地克服上述缺陷。MOFs材料是由无机金属中心(金属离子或金属簇)与桥连的有机配体通过自组装相互连接所形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。与其他无机多孔材料相比，MOFs材料具有比表面积大，结构可调并且易于功能化等特点。因此，MOFs材料被作为优良的载体，应用于各类反应。

因此急需提供一种在PMDPTA合成中代替W-3型Raney Ni催化剂的金属负载MOFs催化剂及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属负载MOFs催化剂及其制备方法和在PMDPTA合成中的应用。该催化剂具有制备方法简单，结构稳定，产率高而且绿色环保的优点。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种金属负载MOFs催化剂，包括载体和活性组分，所述载体为MOFs材料(金属有机骨架材料)，所述活性组分为单一金属或复合金属颗粒。

优选的，金属负载MOFs催化剂中活性组分质量含量为0.1-20％。

金属负载MOFs催化剂的制备方法，包括以下制备步骤：

(1)将金属氯化物或金属硝酸盐中的至少一种溶解于一定溶剂中得到溶液；

(2)将步骤(1)中得到的溶液与MOFs材料通过过量浸渍法在室温下搅拌24h，得到催化剂前驱体；

(3)将步骤(2)中得到的催化剂前驱体与还原剂作用得到金属负载MOFs催化剂。