[發明專利]一種催化氧氣氧化生物質制備含氧化學品的方法

有效

• 申請號: 201710046590.5
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106831367B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 吳衛澤;魯婷
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C07C41/50
• 分類號: C07C41/50;C07C43/30;C07C51/21;C07C53/02;C07C53/08;C07C45/32;C07C47/04;C01B32/50
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本發明涉及一種在水溶液中采用含釩催化劑催化氧化生物質制備含氧化學品的方法。該方法利用可溶性雜多酸H₅PV₂Mo₁₀O₄₀為催化劑，以氧氣為氧化劑，以醇為添加劑，在水溶液中選擇性氧化生物質制備高收率的含氧化學品(甲酸、乙酸、甲醛和縮醛)。與傳統制備的方法相比，本方法以廉價豐富的生物質為原料，避免環境污染，具有可持續性；反應條件溫和，過程簡單，甲酸收率高；選擇可溶于水和有機溶劑的雜多酸H₅PV₂Mo₁₀O₄₀作為催化劑不僅催化活性高、選擇性好，而且產物甲酸收率高。與其他含釩催化體系催化氧化生物質制備含氧化學品的方法相比，該方法能夠大幅抑制副產物CO₂的生成，提高生物質原料碳利用率。

技術領域

本發明涉及一種制備含氧化學品的方法，具體而言，涉及一種通過催化氧氣氧化生物質制備含氧化學品的方法。

技術背景

近年來，隨著石油燃料等不可再生能源儲量的日益減少及其引起的氣候與環境的逐年變化，來自經濟發展和環境保護的雙重壓力越來越大。為緩解氣候、環境保護與經濟增長間的矛盾，尋找和利用含量豐富的可再生能源十分重要。生物質能源因具有上述特點而具有極大的開發前景，日益受到研究者的關注。

含氧化學品(如甲酸、乙酸、甲醛、甲縮醛等)是重要的基本的化工原料。例如甲酸被廣泛應用于醫藥、橡膠、皮革、燃料等行業，近期研究表明甲酸還可以應用于燃料電池和儲氫載體。乙酸可用作酸度調節劑、酸化劑、增味劑、香料等。甲縮醛能廣泛應用于化妝品、藥品、家庭用品、工業汽車用品等，此外甲縮醛還可替代氟利昂，減少揮發性有機物排放，是降低對大氣污染的環保產品。然而目前這些含氧化學品的制備多是基于不可再生的化石燃料或發酵等方法。例如，目前甲酸的工業制法主要有甲酸鈉法、甲酸甲酯水解法、甲酰胺法等，而這些方法都是基于不可再生的化石燃料。這些傳統方法雖然可以大量生產甲酸，但由于生產過程中造成較為嚴重的污染，且生產原料不可再生等因素，制約甲酸的高效可持續生產。基于可持續發展及綠色化工的要求，開發出一條效率高、污染小、可持續性好的新型含氧酸、醛化學品生產路徑成為擺在研究者面前的緊迫任務。

生物質(主要為木質纖維素)是分布廣泛、可再生的碳基資源。目前，已有一些利用生物質制備甲酸的報道，例如中國專利(申請號200910199790.X)公開了一種碳水化合物類生物質水熱還原CO₂成甲酸的方法。中國專利(申請號201110099183.3)公開了一種用生物質廢棄物制備丙酮和甲酸鈣的方法，其中，涉及在劇烈的反應條件下將生物質轉化為甲酸和乙酸，但產物甲酸收率較低而且反應能耗高。中國專利(專利號ZL 201080019836.6)公開了一種以碳水化合物為原料生產甲酸的方法，該方法將碳水化合物通過兩步酸水解的方法制備甲酸，但也存在甲酸收率較低等問題。