本發(fā)明屬于三丁酸甘油酯制備領(lǐng)域，具體涉及一種三丁酸甘油酯催化劑的制備方法及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、三丁酸甘油酯是一種由甘油與三分子丁酸酯化反應(yīng)形成的化合物，屬于甘油酯類，它的化學(xué)式為c12h24o6，作為增塑劑，可有效增強材料的柔韌性和加工性。此外，三丁酸甘油酯在食品和醫(yī)藥行業(yè)也有廣泛應(yīng)用。
2、三丁酸甘油酯一般采用丁酸和甘油在酸性催化劑作用下制備得到，反應(yīng)方程式如下：
3、
4、目前，三丁酸甘油酯的合成中所用催化劑多為磷酸、硫酸、對甲苯磺酸等均相酸，條件苛刻，酸性較強，且后續(xù)產(chǎn)生大量廢酸，不符合綠色生產(chǎn)和環(huán)境保護。
5、此外，三丁酸和甘油在進行酯化反應(yīng)時，對溫度和催化劑均有很高的要求，這是因為甘油分子結(jié)構(gòu)中含有三個羥基，副反應(yīng)較多，所以反應(yīng)選擇性較低。若催化劑選用不佳，很容易在酯化反應(yīng)中發(fā)生副反應(yīng)，降低三丁酸甘油酯的得率。因此，針對三丁酸甘油酯的催化劑必須嚴(yán)格篩選，盡可能得到一種對三丁酸甘油酯酯化合成催化效果好、不產(chǎn)生廢棄物，同時反應(yīng)條件溫和的催化劑。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、技術(shù)問題
2、目前，三丁酸甘油酯合成中的催化劑多有反應(yīng)條件苛刻、反應(yīng)廢棄物產(chǎn)量大等缺點，因此需要提供一種對三丁酸甘油酯酯化合成催化效果好、不產(chǎn)生廢棄物，同時反應(yīng)條件溫和的催化劑。
3、技術(shù)內(nèi)容
4、為此，本發(fā)明開發(fā)了一種三丁酸甘油酯的制備方法，具有操作簡單、綠色環(huán)保、收率高、適合工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點。為達到上述要求，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
5、本發(fā)明提供一種用于催化三丁酸甘油酯合成的催化劑，所述催化劑為含鉭化合物或酸修飾改性的含鉭化合物。
6、在本發(fā)明的一種實施例中，所述含鉭化合物包括氧化鉭、氫氧化鉭、鉭酸鹽、含鉭的復(fù)合氧化物中的一種或多種。
7、在本發(fā)明的一種實施例中，所述氧化鉭為ta2o5。
8、在本發(fā)明的一種實施例中，所述氫氧化鉭的制備過程為：取氯化鉭，加入氨水，調(diào)ph至中性后攪拌1～10h，靜置10～20小時得沉淀物，將沉淀物水洗干燥后，在300～400℃下焙燒得到氫氧化鉭。
9、在本發(fā)明的一種實施例中，所述鉭酸鹽包括鉭酸鉀和/或鉭酸鋰。
10、在本發(fā)明的一種實施例中，所述含鉭的復(fù)合氧化物為鉭與其他元素形成的復(fù)合氧化物；所述其它元素包括硅、鎢、鋯、鋁、鈷、釩、錫、鈮中的一種或多種。
11、具體可選的，其它元素為硅或鋯。
12、在本發(fā)明的一種實施例中，所述含鉭的復(fù)合氧化物的制備方法具體為：
13、取氯化鉭溶于有機溶劑中，加入其他氧化物，攪拌后調(diào)節(jié)ph為中性，再靜置取沉淀物焙燒，即得鉭與其他金屬形成的復(fù)合氧化物。
14、在本發(fā)明的一種實施例中，所述有機溶劑包括無水乙醇、氯仿、四氯化碳、二硫化碳、硫酚中一種或多種。
15、在本發(fā)明的一種實施例中，所述其他氧化物包括氧氯化鋯、二氧化硅、氧化鎢、氧化鋯、氧化鋁中一種或多種。
16、具體可選的，所述其他氧化物為氧氯化鋯或二氧化硅。
17、在本發(fā)明的一種實施例中，所述氯化鉭與其他氧化物的摩爾比為1:0.1～100。
18、具體可選的，所述氯化鉭與其他氧化物的摩爾比為1:0.2～70。
19、在本發(fā)明的一種實施例中，所述靜置的時間為8～16小時。
20、在本發(fā)明的一種實施例中，所述焙燒的溫度為200-700℃，時間為3-8h。
21、在本發(fā)明的一種實施例中，所述酸修飾改性的含鉭化合物是指利用無機酸對含鉭化合物進行酸修飾改性。
22、在本發(fā)明的一種實施例中，所述無機酸酸包括鹽酸、硫酸、磷酸或硝酸。
23、在本發(fā)明的一種實施例中，所述酸修飾改性的具體過程為：將含鉭化合物浸入濃度為0.1-10mol/l的無機酸溶液中，處理時間為1～20小時，然后取出沉淀物水洗至中性，然后在250～350℃下高溫活化1～5小時，即完成酸修飾改性。
24、在本發(fā)明的一種實施例中，酸修飾改性的含鉭化合物包括酸修飾改性的氧化鉭、酸修飾改性的氫氧化鉭或酸修飾改性的鉭酸鹽。
25、具體可選的，酸修飾改性的含鉭化合物為酸修飾改性的氧化鉭。
26、具體可選的，酸修飾改性的氧化鉭的制備過程為：將氫氧化鉭浸入濃度為0.1-10mol/l的無機酸溶液中，處理時間為1～20小時，然后取出沉淀物水洗至中性，然后在250～350℃下高溫活化1～5小時，即得酸修飾改性的氧化鉭。
27、本發(fā)明還提供一種三丁酸甘油酯的催化合成方法，所述方法包括以下步驟：
28、將丁酸、甘油和上述催化劑混合，加熱進行酯化反應(yīng)，即得三丁酸甘油酯。
29、進一步的，所述丁酸與甘油的摩爾比為3-6:1。
30、進一步的，所述催化劑添加量為甘油質(zhì)量的1-10wt％。
31、進一步的，所述酯化反應(yīng)的溫度為120-200℃，時間為1-5h。
32、有益效果
33、與傳統(tǒng)質(zhì)子酸催化劑制備三丁酸甘油酯方法相比，本發(fā)明制得的催化劑活性高，能夠?qū)崿F(xiàn)90％以上的三丁酸甘油酯收率，且環(huán)境友好，不易造成設(shè)備腐蝕，也不會產(chǎn)生大量的反應(yīng)廢棄物，同時該催化劑易于制備、成本低廉，不溶于水，可通過簡單的過濾操作將產(chǎn)品與催化劑進行分離進行回收，并且回收再利用后其催化性能也不會出現(xiàn)下降，依舊能夠保持90％以上的收率，符合綠色可持續(xù)發(fā)展的要求。
1.一種用于催化三丁酸甘油酯合成的催化劑，其特征在于，所述催化劑為含鉭化合物或酸修飾改性的含鉭化合物；
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的催化劑，其特征在于，所述氧化鉭為ta2o5；所述鉭酸鹽包括鉭酸鉀和/或鉭酸鋰。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的催化劑，其特征在于，所述含鉭的復(fù)合氧化物的制備方法為：
4.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的催化劑，其特征在于，所述靜置的時間為8～16小時，所述焙燒的溫度為200-700℃，時間為3-8h。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的催化劑，其特征在于，所述其他氧化物為氧氯化鋯或二氧化硅，所述氯化鉭與其他氧化物的摩爾比為1:0.2～70。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的催化劑，其特征在于，所述酸修飾改性的含鉭化合物是指利用無機酸對含鉭化合物進行酸修飾改性；所述無機酸酸包括鹽酸、硫酸、磷酸或硝酸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6中所述的催化劑，其特征在于，所述酸修飾改性的具體過程為：將含鉭化合物浸入濃度為0.1-10mol/l的無機酸溶液中，處理時間為1～20小時，然后取出沉淀物水洗至中性，然后在250～350℃下高溫活化1～5小時，即完成酸修飾改性。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～7任一項所述的催化劑，其特征在于，所述酸修飾改性的含鉭化合物為酸修飾改性的氧化鉭；所述酸修飾改性的氧化鉭的制備過程為：將氫氧化鉭浸入濃度為0.1-10mol/l的無機酸溶液中，處理時間為1～20小時，然后取出沉淀物水洗至中性，然后在250～350℃下高溫活化1～5小時，即得酸修飾改性的氧化鉭。
9.一種三丁酸甘油酯的催化合成方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
10.根據(jù)權(quán)利要求9中所述的一種三丁酸甘油酯的催化合成方法，其特征在于，所述丁酸與甘油的摩爾比為3-6:1；所述催化劑添加量為甘油質(zhì)量的1-10wt％；所述酯化反應(yīng)的溫度為120-200℃，時間為1-5h。