[发明专利]一种复合金属氧化物固体碱催化剂、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种复合金属氧化物固体碱催化剂、制备方法及应用，所述固体碱催化剂包括作为载体的t‑ZrO₂以及活性成分；活性组分为存在于ZrO₂八面体空位中的能够提供Bronsted碱性位点的碱金属氧化物K₂O以及与ZrO₂复合的能够提供氧空位的固溶体Ce₂Zr₂O_7.04组成。本发明在ZrO₂中掺杂的CeO₂，能够与ZrO₂形成固溶体并造成氧空位的形成，从而使固溶体具备优异的储氧/释氧能力，并在催化剂表面进一步形成O2‑/O‑/O2‑而增加碱性位点，增强碱性，提高催化活性。

技术领域

本发明涉及一种合成聚丙二醇的催化剂，特别涉及一种复合金属氧化物固体碱催化剂、制备方法及应用。

背景技术

聚丙二醇(PPG)是一种无色到淡黄色的粘性液体，无挥发性，不腐蚀。聚丙二醇主要以丙三醇为起始剂与环氧化物(环氧乙烷或环氧丙烷)反应生成，通过改变起始剂与环氧化物的进料比等条件，生产不同分子量的产品。聚丙二醇用途广泛，是合成聚氨酯的重要原料；聚丙二醇在化妆品中用作润肤剂、柔软剂、润滑剂；在香料、树脂、橡胶、乳胶等行业中，聚丙二醇用作润滑剂、抗静电剂、增塑剂、防泡剂、消泡剂，亦可用作脱模剂、增溶剂；也可用于酯化、醚化和缩聚反应的中间体。目前聚丙二醇的制备方法主要为阴离子开环聚合，即以醇类为起始剂，在KOH的作用下醇羟基上的H被剥离，形成的负氧离子会进攻环氧丙烷中的C-O键而发生开环，进而发生链增长而生成聚丙二醇，其具体反应机理如方程式1～5所示。此合成方法中所用的KOH的成本低，原料易得，故而在传统的工业生产被广泛应用。但是，在生产过程中KOH易腐蚀装置，且反应结束后催化剂与产品不易分离，后处理产生的盐及碱性废水易对环境造成严重的污染。

(1)负氧离子的生成：

R-OH+K⁺OH^-→R-O^-K⁺+H₂O (1)

(2)链引发过程：

(3)链增长过程：

发明内容

发明目的：本发明第一方面提供了一种复合金属氧化物固体碱催化剂，该催化剂具有碱性位点多，碱性强，可多次重复使用。本发明第二方面提供了该复合金属氧化物固体碱催化剂的制备方法。本发明第三方面提供了固体碱催化剂在合成聚丙二醇中的应用。本发明第四方面提供了一种采用固体碱催化剂合成聚丙二醇中的方法。

技术方案：本发明第一方面提供了一种复合金属氧化物固体碱催化剂，该催化剂为K₂O/CeO₂@ZrO₂(KCZ)，该固体碱催化剂包括作为载体的四方晶相的ZrO₂(t-ZrO₂)，以及活性成分，活性组分为存在于ZrO₂八面体空位中的能够提供Bronsted碱性位点的碱金属氧化物K₂O以及与ZrO₂复合的能够提供氧空位的固溶体Ce₂Zr₂O_7.04组成。