[发明专利]一种二氧化硅负载季铵盐相转移催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种二氧化硅负载季铵盐相转移催化剂的制备方法，以二氧化硅颗粒和卤代烃基硅氧烷为起始原料，卤代烃基硅氧烷充分水解后，加入二氧化硅颗粒和活性硅酸溶液超声、搅拌反应，陈化得到表面含氯烃基的二氧化硅颗粒，滤干后加入醇溶剂和叔胺化合物混合反应，过滤、乙酸乙酯冲洗后烘干得到高产率的负载型季铵盐产物。本发明合成工艺操作方便、原料易得，得到的二氧化硅固载季铵盐具有良好的相转移催化能力，不容易在有机溶剂中溶胀，可多次重复使用。

技术领域

本发明涉及一种制备方法，具体地说，涉及一种二氧化硅负载季铵盐相转移催化剂的制备方法。

背景技术

季按盐化合物是众所周知的相转移催化剂。然而水溶性季铵盐存在催化效果差，回收困难，使用后分离不易，存在余毒，保存条件苛刻等问题，将其固定到一种载体上制备成非均相的相转移催化剂是解决这一问题的有效手段。

作为载体的材料可以是无机的或有机的，常规的无机载体只能通过吸附来负载，催化剂在重复利用的时候由于季按盐的流失导致催化性能的急剧降低；卤素取代的高分子材料，可以通过化学键键连的方式负载季铵盐，有效延长固载催化剂的使用寿命。与小分子季接盐相比，聚合物固载季接盐不仅具有不易挥发、化学稳定性好、低毒、环境友好等诸多优势，且具有更大的比表面积，所以有更强的催化效果、更强的杀菌能力。

固载后的催化剂不溶于水和有机溶剂，催化反应或者杀菌结束后可回收循环利用，特别适用于工业及民用水处理以及其它流体介质的杀菌消毒。目前相关报道中的合成方法由不饱和季接盐与有机物共聚的方法居多，如在React.Funct.Polym.,2015,88:39-46中Zhang等报道了将丙烯酰胺型季接盐分别与酯类单体共聚，合成了具有疏水基团的聚合物负载的丙烯酰胺型季镀盐。而在Eur.Polym.J.,2007,43(10):44404452.中报道了将不同长链的溴代烷烃与丙烯酸二甲氨基乙醋反应制得丙烯酌肢型季按盐，再聚合得到相应的聚合物负载季接盐产物。上述方法合成的季接盐比表面积不高，且合成中间体季接盐容易潮解，提纯困难，进一步合成需要较长时间真空干燥，操作也较为繁杂，生产成本高。

专利CN110627931A介绍了一种溴代交联聚苯乙烯与二异丙基乙基胺反应得到的聚合物固载季铵盐，所得产品比表面积达501cm²/g，可有效催化制备扁桃酸的合成，并对大肠杆菌具有优异的杀菌效果。然而，参与相转移反应的有机原料以及有机溶剂通常会溶胀聚合物载体，进入载体内部的溶剂难以除去，溶胀程度不断上升导致载体表面与主体的连接强度下降、表面季铵盐脱离，最终失效。

由于季铵盐本身的化学键已经饱和，在分子筛和硅溶胶等无机材料的固化成型中并不能形成化学键键连，常作为模板剂使用，并可被吸附在表面孔洞中。

专利CN110371988B介绍了一种先由溶胶-凝胶法制备二氧化硅微球，再与长烷基链含硅季铵盐共聚制成的二氧化硅抗菌微球。该方法所用的原料四甲氧基硅烷、四丙氧基硅烷、正硅酸乙酯(TEOS)、叔胺基硅氧烷等，均为价格昂贵的有机硅材料，而且用有机硅制备的二氧化硅微球内部空隙较多、残留有机基团，用作相转移催化剂时仍然会因为吸纳有机溶剂而发生溶胀。

发明内容

本发明目的是客服现有技术的不足，提供一种以二氧化硅颗粒为载体，通过化学键键连的方式负载季铵盐的制备方法的一种二氧化硅负载季铵盐相转移催化剂的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种二氧化硅负载季铵盐相转移催化剂的制备方法，按以下步骤进行：

以二氧化硅颗粒和卤代烃基硅氧烷为起始原料，卤代烃基硅氧烷充分水解后，加入二氧化硅颗粒和活性硅酸溶液超声、搅拌反应，陈化得到表面含卤代烃基的二氧化硅颗粒，滤干后加入醇溶剂和叔胺化合物混合反应，过滤、乙酸乙酯冲洗后烘干得到负载型季铵盐产物。