本发明属于化学化工技术领域,具体涉及一种用RuCo/N-CNTs催化剂催化9-乙基咔唑合成9-乙基八氢咔唑的方法。
背景技术:
9-乙基八氢咔唑是一种合成蒽醌类有机颜料的重要中间体,在光电化学、医药、染料、涂料等领域具有广泛的应用前景,具有抗癌、杀菌、抗真菌及抑制蚊虫等功效。目前,9-乙基八氢咔唑的合成方法少有报道。
9-乙基咔唑作为一种重要的储氢材料,在Ru/Al2O3催化剂下可以实现很好的加氢,加氢产物主要为9-乙基十二氢咔唑,反应生成9-乙基十二氢咔唑的选择性高达98%以上;而9-乙基八氢咔唑是9-乙基咔唑加氢合成9-乙基十二氢咔唑过程的中间产物,如何选择性加氢更多的生成9-乙基八氢咔唑对于精细化工行业具有重要意义。
随着9-乙基八氢咔唑作为精细化工中间体的研究深入,如何大批量生成9-乙基八氢咔唑至关重要,9-乙基咔唑选择性加氢作为合成9-乙基八氢咔唑的重要工艺受到了广泛的关注。对于其大规模应用的关键在于开发出高效的选择性加氢催化剂。
技术实现要素:
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种用RuCo/N-CNTs催化剂催化9-乙基咔唑合成9-乙基八氢咔唑的方法,以期该RuCo/N-CNTs催化剂具有良好的催化活性和选择性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下。
将制备好的RuCo/N-CNTs催化剂和9-乙基咔唑置于高压反应釜中,将反应釜升至一定温度,反应釜中通入氢气,搅拌反应一定时间制得9-乙基八氢咔唑。
所述的反应温度为80~130℃;所述的氢气压力为2.5~5.2MPa;所述的搅拌转速为400~650rpm;所述的反应时间为2~4h;
所述RuCo/N-CNTs催化剂包括Ru、Co、N-CNTs,其中:Ru与Co的摩尔比为1:0.5~5;Ru与N-CNTs的摩尔比为1:250~800;Ru来源于氯化钌,Co来源于氯化钴;N-CNTs由三聚氰胺与CNTs按质量比1:10混合焙烧得到;
所述RuCo/N-CNTs纳米催化剂是通过以下步骤予以制备的:
(1)按照上述催化剂组分配比,将Ru盐、Co盐和去离子水配置于容器中,充分搅拌后再将N-CNTs加到上述混合溶液中;
(2)将上述混合溶液置于0℃的水浴中,用0.1~0.4mol/L的硼氢化钠逐滴滴加,并搅拌还原2h;
(3)将步骤(2)的溶液过滤后干燥,即得到RuCo/N-CNTs催化剂。
进一步的,所述RuCo/N-CNTs催化剂的制备步骤(1)中:Ru与Co的摩尔比为1:1.5~3,Ru与N-CNTs的摩尔比为1:300~700。
进一步的,所述RuCo/N-CNTs催化剂的制备步骤(3)中的干燥在烘箱中进行,干燥温度为70~100℃,干燥时间为8~15h。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明采用浸渍还原法,催化剂制备使用RuCl3和CoCl2为前驱体,制备RuCo/N-CNTs催化剂,该催化剂具有较高的活性和选择性。使用该催化剂进行9-乙基咔唑加氢合成9-乙基八氢咔唑反应,其选择性高达83.4%以上,收率为81.2%以上。
具体实施方法
下面通过实施例对本发明做进一步详细说明。但是所述实例不构成对本发明的限制。
实施例1
制备催化剂过程
将0.02mmol RuCl3和0.03mmol CoCl2于溶于10mL蒸馏水,在0℃冰浴中搅拌一段时间,再将6mmol N-CNTs加入到上述溶液中,充分搅拌后,滴加0.1mol/L硼氢化钠溶液还原2h,过滤后在70℃的干燥箱中干燥15h,催化剂记为RuCo1.5/300N-CNTs,密闭保存。
加氢反应过程
将100mg上述催化剂和10g 9-乙基咔唑置于高压反应釜中,将反应釜升至130℃,反应釜中通入氢气,使其压力为5.2Mpa,在转速为650rpm搅拌反应4h,反应结束后分析可得9-乙基八氢咔唑的选择性为91.5%,9-乙基八氢咔唑的收率为89.3%。
实施例2
将0.02mmol RuCl3和0.06mmol CoCl2于溶于10mL蒸馏水,在0℃冰浴中搅拌一段时间,再将14mmol N-CNTs加入到上述溶液中,充分搅拌后,滴加0.4mol/L硼氢化钠溶液还原2h,过滤后在100℃的干燥箱中干燥8h,催化剂记为RuCo3/700N-CNTs,密闭保存。
加氢反应过程
将100mg上述催化剂和10g 9-乙基咔唑置于高压反应釜中,将反应釜升至80℃,反应釜中通入氢气,使其压力为2.5Mpa,在转速为400rpm搅拌反应2h,反应结束后分析可得9-乙基八氢咔唑的选择性为84.1%,9-乙基八氢咔唑的收率为83.6%。
实施例3
将0.02mmol RuCl3和0.04mmol CoCl2于溶于10mL蒸馏水,在0℃冰浴中搅拌一段时间,再将10mmol N-CNTs加入到上述溶液中,充分搅拌后,滴加0.3mol/L硼氢化钠溶液还原2h,过滤后在90℃的干燥箱中干燥12h,催化剂记为RuCo2/500N-CNTs,密闭保存。
加氢反应过程
将100mg上述催化剂和10g 9-乙基咔唑置于高压反应釜中,将反应釜升至120℃,反应釜中通入氢气,使其压力为4.2Mpa,在转速为550rpm搅拌反应3h,反应结束后分析可得9-乙基八氢咔唑的选择性为87.4%,9-乙基八氢咔唑的收率为83.6%。
实施例4
将0.02mmol RuCl3和0.05mmol CoCl2于溶于10mL蒸馏水,在0℃冰浴中搅拌一段时间,再将12mmol N-CNTs加入到上述溶液中,充分搅拌后,滴加0.2mol/L硼氢化钠溶液还原2h,过滤后在80℃的干燥箱中干燥10h,催化剂记为RuCo2.5/600N-CNTs,密闭保存。
加氢反应过程
将100mg上述催化剂和10g 9-乙基咔唑置于高压反应釜中,将反应釜升至110℃,反应釜中通入氢气,使其压力为3.1Mpa,在转速为500rpm搅拌反应2.5h,反应结束后分析可得9-乙基八氢咔唑的选择性为87.2%,9-乙基八氢咔唑的收率为84.7%。
实施例5
将0.02mmol RuCl3和0.036mmol CoCl2于溶于10mL蒸馏水,在0℃冰浴中搅拌一段时间,再将8mmol N-CNTs加入到上述溶液中,充分搅拌后,滴加0.2mol/L硼氢化钠溶液还原2h,过滤后在85℃的干燥箱中干燥14h,催化剂记为RuCo1.8/400N-CNTs,密闭保存。
加氢反应过程
将100mg上述催化剂和10g 9-乙基咔唑置于高压反应釜中,将反应釜升至95℃,反应釜中通入氢气,使其压力为3.8Mpa,在转速为450rpm搅拌反应3.5h,反应结束后分析可得9-乙基八氢咔唑的选择性为85.1%,9-乙基八氢咔唑的收率为82.6%。
实施例6
将0.02mmol RuCl3和0.046mmol CoCl2于溶于10mL蒸馏水,在0℃冰浴中搅拌一段时间,再将9mmol N-CNTs加入到上述溶液中,充分搅拌后,滴加0.25mol/L硼氢化钠溶液还原2h,过滤后在95℃的干燥箱中干燥13h,催化剂记为RuCo2.3/450N-CNTs,密闭保存。
加氢反应过程
将100mg上述催化剂和10g 9-乙基咔唑置于高压反应釜中,将反应釜升至125℃,反应釜中通入氢气,使其压力为4.7Mpa,在转速为630rpm搅拌反应4h,反应结束后分析可得9-乙基八氢咔唑的选择性为89.8%,9-乙基八氢咔唑的收率为87.2%。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施方式仅限于此,对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单的推演和替换,都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利的保护范围。