本发明涉及一种微波强化光催化连续制备乙酰丙酮金属化合物的方法，属于化工技术领域。
背景技术：
乙酰丙酮，别名2,4-戊二酮，常温下为无色或微黄易流动的透明液体，有酯的气味，冷却时凝成有光泽的晶体。受光作用时，转化成褐色液体，并且生成树脂。熔点-23℃，沸点140.5℃，相对密度0.9753，折射率1.4494，闪点40.56℃，溶于水、乙醇、乙醚、氯仿、丙酮、苯、冰醋酸。乙酰丙酮常用作溶剂、有机合成中间体、金属络合剂、涂料干燥剂、润滑剂等。
目前，乙酰丙酮金属化合物的主要合成方法有固相法与液相法两大类，液相法为当今工业上生产乙酰丙酮金属化合物的主要方法，主要是通过乙酰丙酮与碱反应后生成乙酰丙酮盐，然后在一定温度下加入金属可溶性盐，与乙酰丙酮盐发生络合反应生成乙酰丙酮金属盐的方法，此方法涉及有机溶剂、高温、操作复杂等，会产生大量的废液以及生产过程中不稳定因素较多等缺点。
化学反应，特别是有机合成中，光催化是利用自然界存在的光能转换成为化学反应所需的能量，来产生催化作用，具有安全、快速、高效、成本低、适用性强等优点。
微波是一种电磁波，频率在30ghz~300mhz区域内。微波场中，微波场能量能够直接深入物质内部，物质分子由于电荷分布不均匀迅速吸收电磁波而产生剧烈运动与碰撞，从而快速与相邻分子发生反应。微波催化技术具有反应条件温和、环境友好、催化速率高等优点，在有机合成领域的应用越来越广泛。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种微波强化光催化连续制备乙酰丙酮金属化合物的方法。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的技术方案是：一种微波强化光催化连续制备乙酰丙酮金属化合物的方法，包括下列步骤：
步骤1：将乙酰丙酮与金属氧化物粉末混合，搅拌均匀后得到反应溶液；
步骤2：将所述反应溶液加入到带有回流装置的反应装置中，然后排出空气，接着加热到50-250℃，进行反应，在反应过程中，进行下列催化：
第一个催化阶段，即反应刚开始时段的1/3时间段，反应溶液所处的环境中，微波频率为2450mhz，强度为2.0-2.5w/cm2，光照强度为50-100万lx；
第二个催化阶段，即反应中间时段的1/3时间段，反应溶液所处的环境中，微波频率为2450mhz，强度为1.5-2.0w/cm2，光照强度为10-50万lx；
第三个催化阶段，即反应后期时段的1/3时间段，反应溶液所处的环境中，微波频率为2450mhz，强度为0.5-1.5w/cm2，光照强度为1-10万lx；
步骤3：将步骤2得到的反应溶液冷却至室温，使反应产物结晶，过滤并收集截留的固体物质，得到粗结晶；
步骤4：将粗结晶分散于110-125℃的乙酰丙酮中，得到溶液；然后，采用微波促进结晶的方法进行重结晶处理后得到的产物即为乙酰丙酮金属化合物。
优选的技术方案为：所述金属氧化物选自氧化钙、氧化镁、氧化铝、氧化铁、氧化锌、氧化钒、氧化钼、氧化锂、氧化锆、氧化镍、氧化锰、氧化钴、氧化铬、氧化铜、氧化钛、氧化铍、氧化钡、氧化铅、氧化镓、氧化铟、氧化铪。
优选的技术方案为：所述乙酰丙酮和金属氧化物之间的摩尔比例5:1-10:1。
优选的技术方案为：步骤2的反应时间为0.5-2.0h。
优选的技术方案为：所述重结晶处理包括下列步骤：
s1、当所述反应溶液温度降至80-85℃时，采用频率2450mhz、强度0.25-1.0w/cm2的微波场处理15-30s；
s2、当所述反应溶液温度降至60-65℃时，采用频率2450mhz、强度0.25-1.0w/cm2的微波场处理15-30s；
s3、当所述反应溶液温度降至40-45℃时，采用频率2450mhz、强度0.25-1.0w/cm2的微波场处理15-30s；
s4、当所述反应冷却至室温，得到重结晶，过滤并收集截留的固体物质，即得到乙酰丙酮金属化合物。
优选的技术方案为：还包括收集与回用乙酰丙酮步骤，将步骤3分离粗结晶后的反应溶液与步骤4重结晶后的乙酰丙酮溶液混合，得到回收混合液，备用；然后在室温下向回收混合液中添加其质量5-10%的活性炭，搅混均匀，放置90-120min，接着采用80-100目的筛网过滤得到滤液，最后对所述滤液进行精馏纯化处理，收集138-141℃馏分。
优选的技术方案为：所述乙酰丙酮为138-141℃馏分的乙酰丙酮。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有的优点是：
1、本发明针对目前工业生产乙酰丙酮金属化合物方法中的缺点，开发了一种微波强化光催化连续制备乙酰丙酮金属化合物的方法，将乙酰丙酮既作为溶剂又作为反应物，利用微波场强化光催化乙酰丙酮对金属离子的络合，同时回收乙酰丙酮继续用于下批次生产，从而实现操作的高效化、连续化。该发明方法操作简单、反应时间短、无外加有机溶剂、反应条件温和。
2、本发明方法所制备的乙酰丙酮金属化合物产品，在pvc辅助热稳定剂，催化剂，树脂交联剂，树脂硬化促进剂，树脂、橡胶添加剂，超传导薄膜、热线反射玻璃膜、透明导电膜的形成剂等领域具有广泛的应用前景。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1：一种微波强化光催化连续制备乙酰丙酮金属化合物的方法
一种微波强化光催化连续制备乙酰丙酮金属化合物的方法，其特征在于，包括以下技术内容。
（1）原料预处理
将金属氧化物经过粉碎、过筛处理，其中筛子孔径为50-80目，收集金属氧化物细粉，备用。所述的金属氧化物，为氧化钙、氧化镁、氧化铝、氧化铁、氧化锌、氧化钒、氧化钼、氧化锂、氧化锆、氧化镍、氧化锰、氧化钴、氧化铬、氧化铜、氧化钛、氧化铍、氧化钡、氧化铅、氧化镓、氧化铟、氧化铪中的一种。
将乙酰丙酮进行精馏纯化，收集138-141℃馏分，备用。
（2）配制反应溶液
乙酰丙酮既作为反应络合剂，也作为反应溶剂。将预处理后的乙酰丙酮、金属氧化物按摩尔比例7.5:1混合，搅拌或振荡均匀，得到反应溶液。本实施例的金属氧化物具体为氧化锌。
（3）组建反应装置
将反应溶液放置到带有回流装置的反应装置中，所述的反应装置可同时进行加热、光照、微波处理，即反应装置的反应容器如球形烧瓶可以放入微波装置内，高压汞灯也可以将光线照射到球形烧瓶内的反应液上；向反应容器中充入氮气（或加入一定量的液氮），排空空气。
（4）复合催化反应
设置反应温度为150℃，采用复合催化方法，反应时间为1.25h。
所述的复合催化，为微波催化和光催化同时进行的催化方法。复合催化分为三个阶段，即将反应时间均匀的分为三个时间阶段，每个时间阶段，采用不同的催化条件。
第一个催化阶段，即反应刚开始时段的1/3时间段，反应溶液所处的环境中，微波频率为2450mhz，强度为2.2w/cm2，光照强度为750万lx。
第二个催化阶段，即反应中间时段的1/3时间段，反应溶液所处的环境中，微波频率为2450mhz，强度为1.7w/cm2，光照强度为30万lx。
第三个催化阶段，即反应后期时段的1/3时间段，反应溶液所处的环境中，微波频率为2450mhz，强度为1w/cm2，光照强度为5万lx。
所述的光催化，其光源来自于高压汞灯。
（5）精制反应产物
反应结束后，将反应溶液冷却至室温，使反应产物结晶，采用60目滤网过滤并收集截留的固体物质，得到粗结晶。
将粗结晶溶解于相同摩尔量的115℃乙酰丙酮中，得到溶液。然后，采用微波促进结晶的方法进行重结晶处理，具体方法如下：将溶液处于自然冷却状态；当溶液温度降至82℃时，采用频率2450mhz、强度0.65w/cm2的微波场处理20s；当溶液温度降至62℃时，采用频率2450mhz、强度0.65w/cm2的微波场处理20s；溶液温度降至42℃时，采用频率2450mhz、强度0.65w/cm2的微波场处理20s；溶液冷却至室温，得到重结晶，60目滤网过滤并收集截留的固体物质，即得到精制的乙酰丙酮金属化合物产品。
（6）收集与回用乙酰丙酮
收集。分别收集分离乙酰丙酮金属化合物粗结晶后的反应溶液、分离乙酰丙酮金属化合物重结晶后的乙酰丙酮溶液，将上述两种溶液混合，得到回收混合液，备用。
回用处理。第一步，活性炭吸附，室温下向回收混合液中添加其质量7m%的活性炭，搅混均匀，放置105min。第二步，过滤，室温下将回收混合液和活性炭混合物经过90目过滤。第三步，精馏纯化，将过滤后的物料进行精馏纯化处理，收集138-141℃馏分。经过上述处理后所收集的馏分，可以再次作为乙酰丙酮金属化合物的反应络合剂和反应溶剂使用。
实施例2：一种微波强化光催化连续制备乙酰丙酮金属化合物的方法
一种微波强化光催化连续制备乙酰丙酮金属化合物的方法，包括下列步骤：
步骤1：将乙酰丙酮与金属氧化物粉末混合，搅拌均匀后得到反应溶液；
步骤2：将所述反应溶液加入到带有回流装置的反应装置中，然后排出空气，接着加热到50℃，进行反应，在反应过程中，进行下列催化：
第一个催化阶段，即反应刚开始时段的1/3时间段，反应溶液所处的环境中，微波频率为2450mhz，强度为2.0w/cm2，光照强度为50万lx；
第二个催化阶段，即反应中间时段的1/3时间段，反应溶液所处的环境中，微波频率为2450mhz，强度为1.5w/cm2，光照强度为10万lx；
第三个催化阶段，即反应后期时段的1/3时间段，反应溶液所处的环境中，微波频率为2450mhz，强度为0.5w/cm2，光照强度为1万lx；
步骤3：将步骤2得到的反应溶液冷却至室温，使反应产物结晶，过滤并收集截留的固体物质，得到粗结晶；
步骤4：将粗结晶分散于110℃的乙酰丙酮中，得到溶液；然后，采用微波促进结晶的方法进行重结晶处理后得到的产物即为乙酰丙酮金属化合物。
优选的实施方式为：所述金属氧化物氧化锌和氧化锂按照1：1的质量比例构成的混合物。
优选的实施方式为：所述乙酰丙酮和金属氧化物之间的摩尔比例5:1。
优选的实施方式为：步骤2的反应时间为0.5h。
优选的实施方式为：所述重结晶处理包括下列步骤：
s1、当所述反应溶液温度降至80℃时，采用频率2450mhz、强度0.25w/cm2的微波场处理15s；
s2、当所述反应溶液温度降至60℃时，采用频率2450mhz、强度0.25w/cm2的微波场处理15s；
s3、当所述反应溶液温度降至40℃时，采用频率2450mhz、强度0.25w/cm2的微波场处理15s；
s4、当所述反应冷却至室温，得到重结晶，过滤并收集截留的固体物质，即得到乙酰丙酮金属化合物。
优选的实施方式为：还包括收集与回用乙酰丙酮步骤，将步骤3分离粗结晶后的反应溶液与步骤4重结晶后的乙酰丙酮溶液混合，得到回收混合液，备用；然后在室温下向回收混合液中添加其质量5%的活性炭，搅混均匀，放置90min，接着采用80目的筛网过滤得到滤液，最后对所述滤液进行精馏纯化处理，收集138-141℃馏分。
优选的技术方案为：所述乙酰丙酮为138-141℃馏分的乙酰丙酮。
实施例3：一种微波强化光催化连续制备乙酰丙酮金属化合物的方法
一种微波强化光催化连续制备乙酰丙酮金属化合物的方法，包括下列步骤：
步骤1：将乙酰丙酮与金属氧化物粉末混合，搅拌均匀后得到反应溶液；
步骤2：将所述反应溶液加入到带有回流装置的反应装置中，然后排出空气，接着加热到250℃，进行反应，在反应过程中，进行下列催化：
第一个催化阶段，即反应刚开始时段的1/3时间段，反应溶液所处的环境中，微波频率为2450mhz，强度为2.5w/cm2，光照强度为100万lx；
第二个催化阶段，即反应中间时段的1/3时间段，反应溶液所处的环境中，微波频率为2450mhz，强度为2.0w/cm2，光照强度为50万lx；
第三个催化阶段，即反应后期时段的1/3时间段，反应溶液所处的环境中，微波频率为2450mhz，强度为1.5w/cm2，光照强度为10万lx；
步骤3：将步骤2得到的反应溶液冷却至室温，使反应产物结晶，过滤并收集截留的固体物质，得到粗结晶；
步骤4：将粗结晶分散于125℃的乙酰丙酮中，得到溶液；然后，采用微波促进结晶的方法进行重结晶处理后得到的产物即为乙酰丙酮金属化合物。
优选的实施方式为：所述金属氧化物氧化铜。
优选的实施方式为：所述乙酰丙酮和金属氧化物之间的摩尔比例10:1。
优选的实施方式为：步骤2的反应时间为2.0h。
优选的实施方式为：所述重结晶处理包括下列步骤：
s1、当所述反应溶液温度降至85℃时，采用频率2450mhz、强度1.0w/cm2的微波场处理30s；
s2、当所述反应溶液温度降至65℃时，采用频率2450mhz、强度1.0w/cm2的微波场处理30s；
s3、当所述反应溶液温度降至45℃时，采用频率2450mhz、强度1.0w/cm2的微波场处理30s；
s4、当所述反应冷却至室温，得到重结晶，过滤并收集截留的固体物质，即得到乙酰丙酮金属化合物。
优选的实施方式为：还包括收集与回用乙酰丙酮步骤，将步骤3分离粗结晶后的反应溶液与步骤4重结晶后的乙酰丙酮溶液混合，得到回收混合液，备用；然后在室温下向回收混合液中添加其质量10%的活性炭，搅混均匀，放置120min，接着采用100目的筛网过滤得到滤液，最后对所述滤液进行精馏纯化处理，收集138-141℃馏分。
优选的技术方案为：所述乙酰丙酮为138-141℃馏分的乙酰丙酮。
以上所述者仅为用以解释本发明之较佳实施例，并非企图具以对本发明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之发明精神下所作有关本发明之任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护之范畴。