一种小米载体催化剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种小米载体催化剂的制备方法，属于催化剂制备领域。
【背景技术】
[0002]随着工业化的日益发展，人与自然和谐相处的平衡态在许多领域遭到破坏。如占能源消耗量最大的化石能源使用的日益增多，化石能源的逐渐耗竭要求人类必须逐步减少化石能源份额，增大可再生与新型能源份额，向建立可持续发展的能源体系过渡也使人类认识到了绿色环保的重要性及能源的可再生性、环保性对于人类发展的重要意义，所以生物质因其低排放、永不枯竭等自然特性得到了更为广泛的重视。
[0003]天然产品，如糖类、淀粉和纤维素等物质的不完全炭化，能够产生刚性的炭材料。这些炭材料由许多稠环芳香炭组成，对这类来源于普通天然产品的炭材料进行磺化改性后，能够制备出稳定的具有一定酸度并且具有较好催化活性的催化剂。
[0004]小米的主要成分是淀粉，小米具有天然球形外貌，该独特外形结构在催化剂制备方面有着巨大的应用价值，其生长在我国南方和南美洲的一种常见天然纯净生物材料，直径为I?2mm，含有95%以上的淀粉，是制备球形生物炭的良好材料。
【发明内容】
[0005]本发明主要解决的技术问题，针对目前应用于石油化工、冶炼等行业的固体磺酸催化剂多以石油等不可再生炭源为原料，原料成本高且不可再生等缺陷，提供了一种小米载体催化剂，该方法是以颗粒小米作为基材，采用减压炭化方法，通过控制炭化温度、升温速率和保温时间来脱水脱氢实现炭化，并保持三维的多孔结构和合适的有机表面结构，在受控颗粒小米炭上键连磺酸基，制备出小米炭磺酸，再与重金属溶液中摇床浸渍，烘干后即得一种小米载体催化剂。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
(1)取50?10g小米，在阳光下曝晒3?4天将其晒干，放入500mL圆底烧瓶中，用水式真空栗抽成真空，静置I?2h后移入程序升温炉，先以40?45°C /min的速率升温至250。(:，保温30?6011^11 ；
(2)再以0.8?0.90C /min的速率升温至350°C，保温90?lOOmin，将小米进行炭化处理，冷却至室温后，将炭化小米放置在干燥器中保存；
(3)取10?15g上述制备得到的炭化小米放入500mL的烧杯中，之后按质量比为1:5加入含20?30%三氧化硫的发烟硫酸，用玻璃棒缓慢搅拌均匀，之后将烧杯移入水浴锅，升温至80?90°C，保温3?4h，使炭化小米进行磺化反应；
(4)将磺化反应后的小米冷却至室温，用双蒸水过滤洗涤3?5次，之后将小米转入锥形瓶，加入200?300mL去离子水，移入超声振荡器振荡5?6h，超声频率为25?35kHz，超声功率为100?150W ；
(5)再将振荡处理后的小米放入布氏漏斗，对其进行反复抽滤5?6次，直至将抽滤液滴入氯化钡溶液中无白色沉淀产生，最后将小米炭磺酸放入烘箱，在105?110°C下干燥10?12h，得到小米炭磺酸载体；
(6)将硝酸镍用氮气射频分解成氧化镍，氮气射频频率为5?10MHz，随后向反应瓶中加入废酸，缓慢搅拌，转速为80?100r/min，搅拌完成后再加入浓度为0.2?0.5mol/L的硝酸铬溶液，磁力搅拌5小时，转速为500?600r/min，得到浸渍液；
(7)将上述制得的小米炭磺酸载体放入浸渍液，摇床振荡20?30h，取出后放入烘箱中，在80?90°C下干燥2?3h，冷却至室温后即得一种小米载体催化剂。
[0007]本发明的具体应用方法是:在酯化、加成或者缩醛反应进行时，加入I?5g本发明制得的催化剂，在催化剂的作用下，产物转化率达90%以上，反应速率提高40?50%。
[0008]本发明的有益效果是:本发明制得催化剂以生物质材料小米代替了不可再生资源作为原料，生产过程绿色环保，且小米天然球形特征具有其独特优势，生产出的催化剂催化效率高，成本低廉，重复使用次数明显高于普通催化剂。
【具体实施方式】
[0009]取50?10g小米，在阳光下曝晒3?4天将其晒干，放入500mL圆底烧瓶中，用水式真空栗抽成真空，静置I?2h后移入程序升温炉，先以40?45°C /min的速率升温至250°C，保温30?60min ;再以0.8?0.9°C /min的速率升温至350°C，保温90?lOOmin，将小米进行炭化处理，冷却至室温后，将炭化小米放置在干燥器中保存；取10?15g上述制备得到的炭化小米放入500mL的烧杯中，之后按质量比为1:5加入含20?30%三氧化硫的发烟硫酸，用玻璃棒缓慢搅拌均匀，之后将烧杯移入水浴锅，升温至80?90°C，保温3?4h，使炭化小米进行磺化反应；将磺化反应后的小米冷却至室温，用双蒸水过滤洗涤3?5次，之后将小米转入锥形瓶，加入200?300mL去离子水，移入超声振荡器振荡5?6h，超声频率为25?35kHz，超声功率为100?150W ;再将振荡处理后的小米放入布氏漏斗，对其进行反复抽滤5?6次，直至将抽滤液滴入氯化钡溶液中无白色沉淀产生，最后将小米炭磺酸放入烘箱，在105?110°C下干燥10?12h，得到小米炭磺酸载体；将硝酸镍用氮气射频分解成氧化镍，氮气射频频率为5?10MHz，随后向反应瓶中加入废酸，缓慢搅拌，转速为80?100r/min，搅拌完成后再加入浓度为0.2?0.5mol/L的硝酸铬溶液，磁力搅拌5小时，转速为500?600r/min，得到浸渍液；将上述制得的小米炭磺酸载体放入浸渍液，摇床振荡20?30h，取出后放入烘箱中，在80?90°C下干燥2?3h，冷却至室温后即得一种小米载体催化剂。
[0010]实例I
取50g小米，在阳光下曝晒3天将其晒干，放入500mL圆底烧瓶中，用水式真空栗抽成真空，静置Ih后移入程序升温炉，先以40°C /min的速率升温至250°C，保温30min ;再以0.8°C /min的速率升温至350°C，保温90min，将小米进行炭化处理，冷却至室温后，将炭化小米放置在干燥器中保存；取1g上述制备得到的炭化小米放入500mL的烧杯中，之后按质量比为1:5加入含20%三氧化硫的发烟硫酸，用玻璃棒缓慢搅拌均匀，之后将烧杯移入水浴锅，升温至80°C，保温3h，使炭化小米进行磺化反应；将磺化反应后的小米冷却至室温，用双蒸水过滤洗涤3次，之后将小米转入锥形瓶，加入200mL去离子水，移入超声振荡器振荡5h，超声频率为25kHz，超声功率为10W ;再将振荡处理后的小米放入布氏漏斗，对其进行反复抽滤5次，直至将抽滤液滴入氯化钡溶液中无白色沉淀产生，最后将小米炭磺酸放入烘箱，在105°C下干燥10h，得到小米炭磺酸载体；将硝酸镍用氮气射频分解成氧化镍，氮气射频频率为5MHz，随后向反应瓶中加入废酸，缓慢搅拌，