一种硅铝酸盐负载型强碱性固体碱的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及固体碱催化材料的制备技术领域，具体涉及一种硅铝酸盐负载型强碱 性固体碱的制备方法。
【背景技术】
[0002] 固体碱催化剂具有高活性、高选择性、反应条件温和、产物易于分离、经济环保、设 备腐蚀性小等优点，在工业生产中引起了广泛的关注。但相对于固体酸催化剂而言，固体碱 催化剂起步晚，发展慢。随着碱性催化剂在非均相催化反应领域的大范围应用，对固体碱的 需求量越来越大，如何开发出制备简单、成本低廉的新型固体碱催化剂就成为了研究的热 点。
[0003] 硅铝酸盐材料是一种重要的无机材料，具有特殊的孔道结构和优良的选择性，在 石油化工、有机催化反应、吸附分离工程、生物医药等多个领域应用广泛。由于具有多孔性 结构，比表面积大，热稳定性好，在催化剂载体领域也有着广泛的应用。
[0004] 通过化学法，在硅铝酸盐纳米材料表面引入碱性活性位，可制得具有碱性性能的 硅铝酸盐纳米材料。具有较强碱性的多孔性硅铝酸盐纳米材料由于比表面积大，表面碱性 活性位多，可以直接作为固体碱催化剂，在固体碱催化反应领域有着重要的应用前景。
[0005] 中国专利CN 102989440A(-种改性钾霞石生物柴油固体碱催化剂及其生产工艺， 2012.12.13)公开了一种用于催化酯交换制备生物柴油的碱性固体催化剂的制备方法。首 先采用共沉淀法合成钾霞石，然后再用浸渍法掺杂氯化锂对钾霞石进行改性制得颗粒更 细、化学成分更均一、催化活性更高的固体碱催化剂。中国专利CN 103007915A(-种用于合 成碳酸甘油酯的固体碱催化剂及制备方法和应用，2012.12.07)公开了一种用于合成碳酸 甘油酯的固体碱催化剂的制备方法。将碱金属氧化物的碱溶液或盐溶液等体积浸渍到Mg-A1水滑石上，经过干燥、焙烧后制得稳定性好，无污染，活性高的固体碱催化剂。中国专利CN 101138737A(分子筛型固体碱催化剂和制备及在制取生物柴油中的应用，2007.7.18)公开 了一种将碱金属的弱碱性或中性化合物溶液浸渍到MCM-41介孔分子筛，再经焙烧处理后得 到具有碱性位的分子筛型固体碱催化剂。中国专利CN 101024173A(用于制备生物柴油的负 载型固体碱催化剂，2007.4.3)将碱金属或碱土金属的可溶性盐水溶液等体积浸渍多孔性 物质，搅拌均匀并陈化、干燥、煅烧、研磨后得到用于制备生物柴油的负载型固体碱催化剂。
[0006] 国内已报道的这些专利大多采用浸渍法将碱金属或碱土金属的碱溶液或盐溶液 浸渍到一种多孔载体上，然后焙烧制备出固体碱催化材料，而利用其它制备方法的鲜见报 道。并且所采用的载体一般包括水滑石、分子筛、氧化铝等多孔性物质，急需要采用其它类 型的载体以丰富固体碱的种类。同时，因固体碱是新型的催化剂，目前实际被应用于工业生 产的固体碱催化剂的品种还很有限。因此，需要开发多种用于不同化学反应的固体碱催化 剂来满足需要。此外，已报道的固体碱的碱性一般都比较弱，需要制备出碱性较强的固体 碱，以达到理想的催化效果。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是借助勃姆石溶胶和硅溶胶制备的载体，采用共生法制备出一种硅 铝酸盐负载型强碱性固体碱，该固体碱是一种催化材料，以解决目前技术上存在的问题，并 丰富固体碱催化材料的种类。
[0008] 本发明的目的是通过下述的技术方案实现的。
[0009] -种硅铝酸盐负载型强碱性固体碱的制备方法，包括以下步骤：
[0010] (1)将勃姆石和氢氧化钠溶于去离子水中，经高速均质分散机搅拌，充分分散形成 勃姆石溶胶；
[0011] (2)将一定浓度的硅酸钠水溶液经离子交换后脱除钠离子，再经过纳滤膜材料进 行纳滤浓缩后制得质量分数为25%的硅溶胶；
[0012] (3)再将上述制得的勃姆石溶胶和硅溶胶同时加入容器中，再加入十六烷基三甲 基溴化铵(CTAB)，完全混合以后经过高速均质分散，形成凝胶；
[0013] ⑷再将所制备的凝胶转入7义热反应釜中，密闭后保温处理一段时间，自然冷却至 室温，过滤、洗涤即可得到水热晶化后的晶体；
[0014] (5)将碱性改良剂直接加入到水热晶化后的晶体中，并加入适量的蒸馏水，经均质 分散，干燥，煅烧，制备出硅铝酸盐负载型强碱性固体碱。
[0015] 进一步地，步骤（1)所述勃姆石的质量为〇.75g，去离子水的质量为15.0g，氢氧化 钠的质量为25.0g。
[0016] 进一步地，步骤(2)中硅溶胶的质量为60g。
[0017]进一步地，步骤(3)中十六烷基三甲基溴化铵的质量为0.2g。
[0018] 进一步地，步骤(4)中电热鼓风恒温干燥箱的温度设置为150°C，并在此温度下保 持l〇h，制备出的晶体经干燥、煅烧后表征结果显示为硅铝酸盐纳米多孔材料。
[0019] 进一步地，步骤(4)中将所制备的凝胶转入水热反应釜中，填充率约为75%左右。
[0020] 进一步地，步骤(5)中以硝酸钾为碱性改良剂，以步骤(4)中40g的水热晶化后的晶 体为基底材料，硝酸钾的掺杂质量为基底材料质量的5%~10%，煅烧温度范围为500~800 °C，煅烧时间范围为10~16h。
[0021 ]进一步地，制备出的固体碱的碱强度由Hammett指示剂法进行确定；碱量由苯甲 酸-氢氧化钠滴定法进行确定。
[0022] 与现有技术相比，本发明具有如下优点与技术效果：
[0023] 硅铝酸盐纳米材料具有比表面大，热稳定性高的特点，但碱性强度不高，碱量不 大。本发明通过采用共生法这一新颖的掺杂方式在硅铝酸盐材料表面引入碱性中心，制备 出碱性更强、碱量更大、碱性中心分布更加专一的强碱性硅铝酸盐固体碱材料，增大了硅铝 酸盐材料在固体碱催化领域的应用价值。
【附图说明】
[0024]图la、图lb为颗粒状多孔状硅铝酸盐纳米材料晶体的SEM图。
【具体实施方式】
[0025]为进一步理解本发明，以下列举了几个【具体实施方式】，但本发明的实施方式不限 于此。
[0026]以下所述固体碱碱量可按如下公式(式中固体碱碱量的单位为mmo 1 /g，样品质量 单位为g，体积单位为ml，浓度单位为mol/L)计算：
[0027] 固体碱量=(苯甲酸浓度X苯甲酸体积-氢氧化钠浓度X氢氧化钠体积)/样品质 量。
[0028] 实施例1
[0029] 1、负载固体碱的制备
[0030]将0.75g勃姆石和25.0g氢氧化钠溶于15.0g去离子水中经高速均质分散机搅拌形 成勃姆石溶胶；将上述制备的勃姆石溶胶和60g质量分数为25%的硅溶胶以及0.2g CTAB (十六烷基三甲基溴化铵)混合后经均质分散，形成凝胶;再将凝胶转入到水热反应釜中，填 充度为75%，然后放入电热鼓风恒温干燥箱中于150°C水热晶化10h，自然冷却至室温，表征 结果显示为硅铝酸盐纳米多孔材料，表征结果见图la、图lb;加入硝酸钾，使硝酸钾的掺杂 质量为水热晶化后的基底材料质量的5%，加入蒸馏水，经均质分散机分散，再经干燥后，于 500°C煅烧1 Oh，最终制备出固体碱。
[0031 ] 2、固体碱碱量和碱强度的检测
[0032]⑴碱量的测定
[0033]称量热处理后的固体碱样品，分别置于3