本发明涉及催化剂，具体涉及一种用于酯化反应的改性纳米催化剂及其制备方法、应用。
背景技术：
1、季戊四醇异硬脂酸酯是一种合成酯类化合物，目前不仅仅作为润滑油有着良好的性能，更是在化妆品领域有着广泛的应用。由于季戊四醇异硬脂酸酯有着优秀的氧化稳定性和热稳定性，这就保障了化妆品在使用过程在有着较长的保质期，得以维持着产品原有的外观、颜色和质地，并且可以提高化妆品的质感。另外在皮肤表面，异构酸可以形成一种酯质膜，维持着皮肤顺滑、水嫩。但在合成的过程中，传统催化剂会腐蚀设备、催化效率低、回收率不高等问题，并且反应温度过高和反应时间过长导致高成本、低回报率等问题。
2、季戊四醇异硬脂酸酯合成常用的催化剂为对甲苯磺酸、浓硫酸、氧化锡等催化剂，上述催化剂中，对甲苯磺酸作为催化剂会导致产品颜色过深。浓硫酸具有高效的酸性和催化作用。然而，使用浓硫酸也存在一些缺点，包括：
3、(1)腐蚀性强：浓硫酸具有强腐蚀性，不慎接触皮肤或眼睛会造成灼伤，需要小心操作。
4、(2)蒸汽有毒：浓硫酸挥发出的蒸汽有毒，对人体健康造成危害，需要在通风良好的环境中操作。
5、(3)酸性强：浓硫酸是强酸，容易与许多有机物反应，可能导致副反应或分解。
6、(4)水分混入：在操作中，浓硫酸容易吸收空气中的水分，导致稀释，影响催化效果。
7、氧化锡(sno2)在酯化反应中也被广泛应用作为催化剂，它具有一些优点，如对废气排放友好、易于回收利用等。然而，使用氧化锡作为催化剂也存在一些缺点，包括：
8、(1)价格较高：相比于一些传统酸性催化剂(如浓硫酸)，氧化锡的价格相对较高，因此可能会增加反应成本。
9、(2)活性较低：氧化锡催化剂在某些酯化反应中的催化活性可能不如其他酸性催化剂，导致反应速率较慢。
10、(3)可能引起副反应：氧化锡催化剂在一些情况下可能引起副反应，导致产物选择性不佳。
11、(4)需要高温条件：在一些情况下，使用氧化锡作为催化剂需要较高的反应温度，这可能增加能耗并降低环保性能。
12、纳米二氧化硅具有高比表面积和较大容积，能够提供更多的活性表面积，从而有助于均匀分散和固定催化剂，提高其活性和稳定性。纳米二氧化硅载体具有高比表面积和温和的表面活性，可以增加催化剂的负载量，并提高其活性和选择性，从而提高催化性能。纳米二氧化硅表面的羟基等官能团可以提供额外的亲和力，促进催化物质的吸附和反应发生。纳米二氧化硅载体具有较高的机械稳定性和化学稳定性，可以提高催化剂的抗热性、抗毒化性和耐久性，延长催化剂的使用寿命。因此，将纳米二氧化硅用作酯化反应中催化剂的载体，具有改善催化剂的催化性能和催化稳定性，提高催化反应的效率和选择性的潜在效果。
技术实现思路
1、现有技术中存在的问题是：采用浓硫酸作为酯化反应合成季戊四醇异硬脂酸酯的催化剂，存在腐蚀性强、选择性差的问题。针对上述问题，本发明提供一种用于酯化反应的改性纳米催化剂，包括以下制备步骤:
2、(1)氯硅烷偶联剂与亲水型纳米二氧化硅在有机溶剂中发生反应，分子结构中的氯原子与纳米二氧化硅表面的氢原子发生取代反应生成si-o-si键，得到一次修饰纳米二氧化硅；
3、(2)一次修饰纳米二氧化硅与亚磷酸酯偶联剂在有机溶剂中发生反应，亚磷酸酯偶联剂分子结构中的烷氧基与一次修饰纳米二氧化硅表面上羟基发生的水解反应，生成si-o-si键，得到改性纳米催化剂，所述亚磷酸酯偶联剂的结构式如下：
4、
5、优选地，所述氯硅烷偶联剂与纳米二氧化硅之间的质量比是2-3:2。
6、优选地，所述氯硅烷偶联剂为3-(对甲氧基苯基)丙基三氯硅烷。
7、优选地，所述亚磷酸酯偶联剂与一次修饰纳米二氧化硅之间的质量比是3-5:3。
8、优选地，步骤(1)包括以下制备步骤：将亲水型纳米二氧化硅与氯硅烷偶联剂、有机溶剂按照质量比2:2-3:10混合均匀，于25-45℃下搅拌反应3h，反应完成后，对反应溶液进行过滤、干燥，即得到一次修饰纳米二氧化硅。
9、优选地，所述有机溶剂包括无水乙醇、四氢呋喃、二甲苯、丙酮中的至少一种。
10、优选地，所述亚磷酸酯偶联剂的制备方法包括以下步骤：
11、3-氨基丙基三乙氧基硅烷与磷酸在无水乙醇中搅拌反应，反应温度是50-80℃，反应时间为3-5h，3-氨基丙基三乙氧基硅烷与磷酸的质量比为1:2-3，反应结束后，减压蒸馏去除溶剂，即得到亚磷酸酯偶联剂。
12、优选地，所述亲水性纳米二氧化硅的平均粒径为10-100nm。
13、本发明具有如下的有益效果：
14、本发明所获改性纳米催化剂对酯化反应具有较好的催化效果，特别地，对于季戊四醇与异构酸之间的酯化反应，可以显著降低反应的温度、时间，大大提高反应的选择性，所获季戊四醇异硬脂酸酯的酸值较低，品质更好；
1.一种用于酯化反应的改性纳米催化剂，其特征在于，包括以下制备步骤:
2.根据权利要求1所述的一种用于酯化反应的改性纳米催化剂，其特征在于，所述氯硅烷偶联剂与纳米二氧化硅之间的质量比是2-3:2。
3.根据权利要求1所述的一种用于酯化反应的改性纳米催化剂，其特征在于，所述氯硅烷偶联剂为3-(对甲氧基苯基)丙基三氯硅烷。
4.根据权利要求1所述的一种用于酯化反应的改性纳米催化剂，其特征在于，所述亚磷酸酯偶联剂与一次修饰纳米二氧化硅之间的质量比是3-5:3。
5.根据权利要求1所述的一种用于酯化反应的改性纳米催化剂，其特征在于，步骤(1)包括以下制备步骤：
6.根据权利要求1所述的一种用于酯化反应的改性纳米催化剂，其特征在于，所述有机溶剂包括无水乙醇、四氢呋喃、二甲苯、丙酮中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种用于酯化反应的改性纳米催化剂，其特征在于，所述亚磷酸酯偶联剂的制备方法包括以下步骤：
8.根据权利要求1所述的一种用于酯化反应的改性纳米催化剂，其特征在于，所述亲水性纳米二氧化硅的平均粒径为10-100nm。
