[發明專利]一種硫酸根復合氧化物固體酸催化劑及其制備方法與其催化木聚糖為糠醛的方法

無效

• 申請號: 201410167436.X
• 申請日: 2014-04-24
• 公開（公告）號: CN103990473A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 任俊莉;李慧玲;孫潤倉;鄧奧杰;王文菊
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01J27/053
• 分類號: B01J27/053;C07D307/48
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

1.一種硫酸根復合氧化物固體酸催化劑，其特征在于，所述硫酸根復合氧化物固體酸催化劑為SO₄^2-/SiO₂-Al₂O₃/La³⁺，其中鋁原子通過化學鍵與硅原子結合，并嫁接在硅原子表面，其中Al與Si分別以Al₂O₃和SiO₂的形式存在；La原子以La₂O₃的形式存在，并通過化學鍵與硅原子結合；SO₄^2-?通過浸漬形式負載于催化劑基底表面，硫原子通過化學鍵與催化劑基底表面金屬原子相連接；所述催化劑基底為SiO₂-Al₂O₃/La³⁺。

2.權利要求1所述一種硫酸根復合氧化物固體酸催化劑催化木聚糖為糠醛的方法，其特征在于，包括如下步驟：

1）催化反應：將木聚糖和硫酸根復合氧化物固體酸催化劑置于反應釜中，加入蒸餾水，于140~170?℃下反應1.5~5h；所述的催化劑和木聚糖質量比為1：（8~12），木聚糖與蒸餾水固液比為1：（5~15）g/mL；

2）后處理：步驟1）反應結束后，自然冷卻，抽濾，得到濾渣與濾液，濾渣即硫酸根復合氧化物固體酸催化劑，濾液蒸餾濃縮、有機溶劑萃取、蒸餾，得到糠醛；

3）催化劑的重復利用：步驟2）抽濾后得到的硫酸根復合氧化物固體酸催化劑經乙醇和水洗滌后，烘干，再重復步驟1），用于重復利用。

3.根據權利要求2所述硫酸根復合氧化物固體酸催化劑催化木聚糖為糠醛的方法，其特征在于，步驟1）中所述木聚糖與蒸餾水的固液比為1：（5~15）g/mL。

4.根據權利要求2所述硫酸根復合氧化物固體酸催化劑催化木聚糖為糠醛的方法，其特征在于，步驟2）中，所述有機溶劑為乙酸乙酯或二氯甲烷。

5.根據權利要求2所述硫酸根復合氧化物固體酸催化劑催化木聚糖為糠醛的方法，其特征在于，步驟2）中糠醛得率為1.8%~80.7%；催化劑重復利用兩次后，催化性能降低12%~20%。

6.權利要求1所述硫酸根復合氧化物固體酸催化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）共沉淀法制備復合氧化物固體酸催化劑前驅體：將Na₂SiO₃·9H₂O和AlCl₃·6H₂O加入蒸餾水中攪拌溶解，然后加入稀土金屬鑭的硝酸鹽La(NO₃)₃·6H₂O，再用濃氨水調節pH至9～11，于25～35℃放置22～26h，過濾，沉淀用蒸餾水洗滌至無氯離子，置于烘箱中于100～120℃烘22～26h，得到復合氧化物固體酸催化劑前驅體；

（2）浸漬法制備含硫酸根的復合氧化物固體酸催化劑：配制濃度為0.5~1.5M的硫酸溶液，加入步驟（1）得到的復合氧化物固體酸催化劑前驅體，于室溫下攪拌4~8小時，過濾，固體于100～120℃烘干10～14h，然后置于馬弗爐中250～850℃煅燒2～6?h；得到硫酸根復合氧化物固體酸催化劑。

7.根據權利要求6所述硫酸根復合氧化物固體酸催化劑的制備方法，其特征在于，步驟（1）中所述Na₂SiO₃·9H₂O和AlCl₃·6H₂O的摩爾比為1：（0.5~1.5）；所述蒸餾水加入量滿足溶液中Na₂SiO₃·9H₂O的摩爾濃度為0.5~1mol/L,?AlCl₃·6H₂O的摩爾濃度為0.25~1.5mol/L；?所述的復合氧化物固體酸催化劑前驅體中鑭的負載質量百分比為0.8%～1.2%。

8.根據權利要求6所述硫酸根復合氧化物固體酸催化劑的制備方法，其特征在于，步驟（2）中所述硫酸溶液的濃度為0.5～1.5M；所述復合氧化物固體酸催化劑前驅體與硫酸溶液的固液比為1：（10~20）g/mL。