[发明专利]一种碱性树脂负载纳米金催化剂及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种碱性树脂负载纳米金催化剂，为以碱性树脂为载体，所述的金纳米粒子在催化剂中所占质量分数为0.2～18％；所述的碱性树脂为二乙烯基苯类单体与碱性乙烯基单体的交联共聚所得；所述的金纳米粒子尺寸范围为1～6nm。本发明催化剂催化效率高，在水介质中以氧气为唯一氧化剂催化不饱和脂肪醇的选择性氧化反应时对醛的选择性高、可以达到100％，反应结束后，催化剂可通过离心或过滤分离循环利用，绿色环保，更加符合可持续发展的要求。

技术领域

本发明涉及催化剂设计技术领域，尤其涉及一种碱性树脂负载纳米金催化剂及其制备方法，以及碱性树脂负载纳米金催化剂在水介质中催化不饱和脂肪醇的选择性氧化制备不饱和脂肪醛的应用。

背景技术

不饱和脂肪醇的催化氧化成醛是一种有机化工中重要的官能团转化反应，通常不饱和脂肪醇氧化反应都需要使用化学计量的如高锰酸盐和铬酸盐等无机氧化剂。这些试剂在有效地氧化不饱和脂肪醇成目标产物的同时也生成了大量有害的副产物，成本高昂、分离困难、污染环境。以氧气作为氧化剂，副产物只有水。然而，氧分子相比于其他多数氧化剂更难以活化，且一旦活化后反应难以控制过度氧化从而抑制酸和酯的生成，同时也难以避免不饱和双键的氧化及异构化。另外，氧气氛围下大量使用有机溶剂容易发生危险。

目前对于不饱和脂肪醇氧化的催化剂主要有负载型的钯、金、铂和钌等，但催化效果都不尽如人意，需要进一步优化提高。因此，在绿色化学日益受到重视的今天，无论从环境保护和可持续发展的需求，还是从提高经济效益的角度来看，都迫切需要开发以过氧化氢或氧气替代传统氧化体系、以水作为溶剂的绿色高效氧化体系，开发一种适用于水介质的新型、高效、对醛选择性高的催化剂就显得十分重要。

本发明针对水介质中选择性氧化反应特点，设计合成碱性聚酯负载的纳米金催化剂，应用于不饱和脂肪醇选择性氧化为不饱和脂肪醛，反应对醛的选择性可高达100％，避免了不饱和双键的氧化及异构化，在很大程度上抑制了过度氧化，从而为后期分离节约了大量能耗。

发明内容

本发明提供了一种催化效率高、选择性好、易于回收的碱性树脂负载纳米金催化剂。

本发明还提供了一种碱性树脂负载纳米金催化剂的制备方法，该方法操作简单、易于控制，适合工业化生产。

本发明还提供了一种碱性树脂负载纳米金催化剂在水介质中不饱和脂肪醇选择性氧化的应用方法，对醛的选择性高，该方法中的催化剂可以进行回收和再利用。

一种碱性树脂负载纳米金催化剂，其特征在于：以碱性树脂为载体，所述的金纳米粒子在催化剂中所占质量分数为0.2～18％；优选为2～10％，载量太小会造成载体的浪费，而载量过高则容易导致金粒子尺寸偏大，从而减少了金总体的比表面积、降低了使用效率

本发明中所述的碱性树脂负载纳米金催化剂，其特征在于，所述的碱性树脂为二乙烯基苯类单体与碱性乙烯基单体的交联共聚所得；

所述的共聚物中二乙烯基苯类单体与碱性乙烯基单体的摩尔比为0.5～20:1，优选为1～10:1，二乙烯苯类单体含量过高会减少载体中配位点的数量，从而不利于金的负载，而碱性乙烯基单体含量过高则容易导致催化体系碱性偏强从而导致异构体的生成

其中，所述的二乙烯基苯类单体为式(I)结构式所示的化合物，碱性乙烯基单体为式(II)或式(III)结构式所示的化合物中的一种或二种以上：

式(I)；