一种蒙脱石/聚苯胺复合固体碱催化剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种蒙脱石/聚苯胺复合固体碱催化剂的制备方法。
【背景技术】
[0002] 蒙脱石是一种纳米尺度的天然层状硅铝酸盐晶体，具有较强的表面电负性、比表 面积大、吸附性强、吸水膨胀、悬浮性等特点，有"万能粘土矿物"的美称，自然界分布广泛， 价格便宜，安全无害。蒙脱石的〇〇1晶面非常小，通过阳离子交换，将需要的金属离子交换 进入层间，可形成插层化合物。
[0003] 聚苯胺被认为是最有实际应用前景的导电高分子之一。其在金属防腐、电磁屏蔽、 气体传感器等方面的应用正走向工业化。由于PANI具有制备成本低、不溶于大多数有机溶 剂和水的特点，其作为催化剂或催化剂载体已在有机转化反应中显示出了无比优异的催化 性能。
[0004] 碱催化反应是化学工业的重要反应之一，碱催化反应包括双键异构化反应、酯化 反应、酯交换反应、Knoevenagel缩合反应及Michael加成反应等，其中的Knoevenagel缩 合反应是羰基化合物与活性亚甲基化合物的脱水缩合反应，用于碳碳双键的形成，这反 应在结构复杂的精细化学品制备方面有广泛的应用。
[0005] 与液体碱催化剂相比，固体碱催化剂具有如下优点：催化剂容易从反应混合物中 分离出来；高选择性，高催化活性，反应条件温和；反应后催化剂容易再生，可循环使用；环 境友好，避免使用极性溶剂或相转移剂，对设备无腐蚀；可使反应工艺过程连续化，提高设 备的生产能力；可在高温甚至气相反应中应用；固体碱催化剂无 C-C键断裂能力，高温下 反应不会引起积碳。因此开发环境友好的固体碱催化剂具有重要意义。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种蒙脱石/聚苯胺复合固体碱催化剂的制备方法。
[0007] 为实现本发明目的，本发明所采用的技术方案如下： 一种蒙脱石/聚苯胺复合固体碱催化剂的制备方法，所述方法为：用FeCl3在蒙脱石层 间进行插层后，再用HC1、苯胺制备得到前驱产物，最后利用乙二醇、乙酸钠将与蒙脱石复合 的聚苯胺转化成本征态的聚苯胺，制得所述蒙脱石/聚苯胺复合固体碱催化剂。
[0008] 进一步，本发明所述方法按如下步骤进行： (1)将10~60gFeCl3、l~15g蒙脱石，用1~L 3L的去离子水溶解，50~60°C搅拌l~5h，过 滤，干燥，得到插层？冗13蒙脱石； ⑵取步骤（1)中得到的插层FeCl3蒙脱石2~3g，l~2.2mlHCl、50~60ml去离子水溶解 于三口瓶中，温度控制50~65°C，将l~6ml苯胺倒入三口烧瓶中，反应2~3h后，过滤，洗涤， 50~65°C干燥得到蒙脱石聚苯胺复合固体碱催化剂前驱体； (3)将1. 2~1. 8g步骤⑵中得到的蒙脱石聚苯胺复合固体碱催化剂前驱体、l~4g乙酸 钠，10~60ml乙二醇搅拌均匀后装入有聚四氟乙烯内衬的水热釜中，在373~483k恒温l~9h， 取出产物，过滤，干燥，得到蒙脱石/聚苯胺复合固体碱催化剂。
[0009] 所述步骤（1)中，所述FeCl3质量为50~60g。
[0010] 所述步骤⑴中，所述搅拌时间为3~5h。
[0011] 所述步骤（1)中，去离子水用1~1· 2L。
[0012] 所述步骤⑵中，所述HC1用量为2~2· 2ml。
[0013] 所述步骤（2)中，所述苯胺用量为5~6ml。
[0014] 所述步骤（3)中，所述温度为473~483k。
[0015] 所述步骤⑶中，所述恒温时间为8~9h。
[0016] 本发明所述的蒙脱石/聚苯胺复合固体碱催化剂及其制备方法充分利用了蒙脱 石作为载体材料优良的性能，以及聚苯胺的催化性能，从而提高聚苯胺的碱催化性能。本发 明提供的蒙脱石/聚苯胺复合固体碱催化剂具有较好的碱催化性能。
【附图说明】
[0017] 图1是实施例1制备蒙脱石/聚苯胺复合固体碱催化剂中的紫外可见光谱图。其 中A是蒙脱石的紫外-可见光谱图，B是蒙脱石/聚苯胺复合固体碱催化剂的紫外-可见 光谱图。
[0018] 图2是实施例1制备蒙脱石/聚苯胺复合固体碱催化剂中的小角X射线衍射（XRD) 图谱。其中A是蒙脱石的小角XRD图谱，B是蒙脱石/聚苯胺复合固体碱催化剂的小角XRD 图谱。
[0019] 图3是实施例1制备的蒙脱石/聚苯胺复合固体碱催化剂在催化Knoevenagel反 应中的套用活性图。 具体实施例
[0020] 下面结合附图所示实施例，对本发明作进一步详述。
[0021] 实施例1 将52. 20gFeCl3、10g蒙脱石，用1L的去离子水溶解，60°C搅拌4h，过滤，干燥，得到蒙脱 石B ;将2.65g蒙脱石B、2mlHCl、50ml去离子水溶解于三口瓶中，温度控制60°C，将5ml苯 胺倒入三口烧瓶中，反应2h后，过滤，洗涤，60°C干燥得到产物C，将1. 4g的C，3. 6g乙酸钠， 50ml乙二醇搅拌均匀后装入有聚四氟乙烯内衬的水热釜中，在473k恒温8h，取出产物，过 滤，干燥，得到蒙脱石/聚苯胺复合固体碱催化剂。
[0022] 实施例2 将50. 20gFeCl3、8g蒙脱石，用1. 1L的去离子水溶解，60°C搅拌4. 5h，过滤，干燥，得 到蒙脱石B ;将2. 8g蒙脱石B、2. lmlHCl、55ml去离子水溶解于三口瓶中，温度控制60°C， 将5. 5ml苯胺倒入三口烧瓶中，反应2. 5h后，过滤，洗涤，60°C干燥得到产物C，将1. 5g的 C，3.8g乙酸钠，55ml乙二醇搅拌均匀后装入有聚四氟乙烯内衬的水热釜中，在478k恒温 8. 5h，取出产物，过滤，干燥，得到蒙脱石/聚苯胺复合固体碱催化剂。
[0023] 实施例3 将54. 20gFeCl3、llg蒙脱石，用1. 2L的去离子水溶解，60°C搅拌5h，过滤，干燥，得到蒙 脱石B ;将3g蒙脱石B、2. 2mlHCl、60ml去离子水溶解于三口瓶中，温度控制60°C，将6ml苯 胺倒入三口烧瓶中，反应3h后，过滤，洗涤，60°C干燥得到产物C，将1. 6g的C，4g乙酸钠， 60ml乙二醇搅拌均匀后装入有聚四氟乙烯内衬的水热釜中，在483k恒温9h，取出产物，过 滤，干燥，得到蒙脱石/聚苯胺复合固体碱催化剂。
[0024] 附录1蒙脱石/聚苯胺复合固体碱催化剂的UV分析： 如图1所示，蒙脱石负载聚苯胺在360nm处有一强吸收峰，是聚苯胺链中苯环的π - π * 跃迀。在610nm处的吸收峰表示醌环的存在。说明蒙脱石负载的聚苯胺是本征态聚苯胺。
[0025] 附录2蒙脱石/聚苯胺复合固体碱催化剂的小角XRD分析： 如图2所示，从图中可以看出蒙脱石负载聚苯胺后，其晶面（001)的衍射角2 0变小， 所对应的层间距d(001)增大，说明蒙脱石被聚苯胺撑大。
[0026] 附录3蒙脱石/聚苯胺复合固体碱催化剂的套用催化活性： 如图3所示，蒙脱石/聚苯胺复合固体碱具有很好的碱催化活性，同时这种催化剂在重 复3次利用后活性并不会有明显的降低。
【主权项】
1. 一种蒙脱石/聚苯胺复合固体碱催化剂的制备方法，其特征在于所述方法为：用 FeCl3在蒙脱石层间进行插层后，再用HC1、苯胺制备得到前驱产物，最后利用乙二醇、乙酸 钠将蒙脱石复合的聚苯胺转化成本征态的聚苯胺，制得所述蒙脱石/聚苯胺复合固体碱催 化剂。2. 如权利要求1所述的一种蒙脱石/聚苯胺复合固体碱催化剂的制备方法，其特征在 于所述方法按如下步骤进行： 将10~60gFeCl3、l~15g蒙脱石，用1~1. 3L的去离子水溶解，50~60°C搅拌l~5h，过滤，干 燥，得到插层？冗13蒙脱石； 取步骤（1)中得到的插层FeCl3蒙脱石2~3g，1~2. 2mlHCl、50~60ml去离子水溶解于 三口瓶中，温度控制50~65°C，将l~6ml苯胺倒入三口烧瓶中，反应2~3h后，过滤，洗涤， 50~65°C干燥得到蒙脱石聚/苯胺复合固体碱催化剂前驱体 将1. 2~1. 8g步骤⑵中得到的蒙脱石/聚苯胺复合固体碱催化剂前驱体、l~4g乙酸 钠，10~60ml乙二醇搅拌均匀后装入有聚四氟乙烯内衬的水热釜中，在373~483k恒温l~9h， 取出产物，过滤、洗涤及干燥，得到蒙脱石/聚苯胺复合固体碱催化剂。3. 如权利要求2所述的一种蒙脱石/聚苯胺复合固体碱催化剂的制备方法，其特征在 于所述步骤（1)中，所述FeCl3质量为50~60g。4. 如权利要求2所述的一种蒙脱石/聚苯胺复合固体碱催化剂的制备方法，其特征在 于所述步骤（1)中，所述搅拌时间为3~5h。5. 如权利要求2所述的一种蒙脱石/聚苯胺复合固体碱催化剂的制备方法，其特征在 于所述步骤（2)中，所述HC1用量为2~2. 2ml。6. 如权利要求2所述的一种蒙脱石/聚苯胺复合固体碱催化剂的制备方法，其特征在 于所述步骤（2)中，所述苯胺用量为5~6ml。7. 如权利要求2所述的一种蒙脱石/聚苯胺复合固体碱催化剂的制备方法，其特征在 于所述步骤（3)中，所述温度为473~483k。8. 如权利要求2所述的一种蒙脱石/聚苯胺复合固体碱催化剂的制备方法，其特征在 于所述步骤（3)中，所述恒温时间为8~9h。
【专利摘要】本发明公开了一种蒙脱石/聚苯胺复合固体碱催化剂的制备方法：用FeCl3在蒙脱石层间进行插层后，再用HCl、苯胺制备得到前驱产物，最后利用乙二醇、乙酸钠将蒙脱石复合的聚苯胺转化成本征态的聚苯胺。本发明蒙脱石/聚苯胺复合固体碱催化剂的制备过程简单，制备成本低廉，具有很好的催化活性等特点。
【IPC分类】B01J31/30
【公开号】CN105413751
【申请号】CN201510748492
【发明人】袁斌, 张爱琴, 唐星华, 薛珂珂
【申请人】南昌航空大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月7日