[發明專利]一種MCM-41/Sn-Pd催化劑、制備方法及應用

有效

• 申請號: 201811146103.3
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109364979B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 李萬里;李亞寧;馮永海;王慧杰;趙志祥;張津榮
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01J29/04
• 分類號: B01J29/04;C07C51/235;C07C59/19
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本發明提供了一種MCM?41/Sn?Pd催化劑、制備方法及應用，通過化學還原法制備了堿性分子篩MCM?41摻雜錫元素負載納米金屬顆粒鈀(MCM?41/Sn?Pd)催化劑，并用于高壓下催化氧化1,2?丙二醇制備丙酮酸。該催化劑用量活性高，在實驗條件下可高產率、高選擇性的制備丙酮酸。

技術領域

本發明屬材料制備領域，具體涉及一種催化劑、制備方法及其應用。

背景技術

丙酮酸屬于一種精細化學品，應用于藥物、化妝品、食品等行業。工業上通常采用將酒石酸與硫酸氫鉀混合物在220℃下蒸餾，餾出物再經真空精餾的方法制備丙酮酸。與生物酶催化法相比，該法具有發生速率高的特點，但有環境不友好、成本高等缺點。所以采用催化生物質衍生物(如甘油和1,2-丙二醇)制備丙酮酸的化學方法引起了研究者們的強烈關注。由于1,2-丙二醇具有兩個相鄰的羥基，通過采用催化氧化、生物發酵或電催化氧化途徑，它通過深度氧化能有效轉化為丙酮酸。所以1,2-丙二醇成為制備丙酮酸的最佳原料。對比上面提到的這些轉化方法，直接通過設計高效的催化劑催化氧化1,2-丙二醇的方法能在高效、環境友好地將1,2-丙二醇轉化為丙酮酸。

發明內容

本發明通過化學還原法制備了一種堿性分子篩MCM-41摻雜錫元素負載納米金屬顆粒鈀(MCM-41/Sn-Pd)催化劑，并用于高壓下催化氧化1,2-丙二醇制備丙酮酸。該催化劑用量活性高，在實驗條件下可高產率、高選擇性的制備丙酮酸。

本發明的技術方案如下：

一種MCM-41/Sn-Pd催化劑的制備方法，其特征在于，按以下步驟進行：

步驟1、制備模板劑：常溫下稱取模板劑和表面活性劑，溶解到去離子水中并在劇烈攪拌過程中滴加氨水制得模板劑；

步驟2、制備MCM-41/Sn：常溫下使氯化錫(SnCl₄·5H₂O)溶解到正硅酸四乙酯(TEOS)中，形成白色膠體；將白色膠體持續劇烈攪拌1小時后轉移到帶聚四氟乙烯內膽的不銹鋼高壓反應釜中，晶化后用去離子水和無水乙醇反復多次洗滌，得到白色的分子篩原粉；

步驟3、去除模板：將烘干后的分子篩原粉充分研磨成粉末后，放入石英管式爐當中進行焙燒，即得到去除模板的MCM-41/Sn介孔分子篩粉末；

步驟4、制備催化劑MCM-41/Sn-Pd：稱取MCM-41/Sn介孔分子篩粉末加入到去離子水中劇烈攪拌至完全溶解；然后滴加PdCl₂-HCl溶液；充分攪拌后加入還原劑還原金屬Pd，然后將沉淀物用去離子水和無水乙醇多次洗滌，最后真空干燥后得到MCM-41/Sn-Pd納米催化劑。

進一步地，步驟2中，氯化錫和正硅酸四乙酯的混合溶液中保持硅元素和錫元素的摩爾比為8-30。

進一步地，步驟4中，納米金屬顆粒Pd的負載量分別為1％-4％。

進一步地，所述模板劑和表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)。

進一步地，所述的還原劑為抗壞血酸。

所述的制備方法制備的MCM-41/Sn-Pd催化劑，其特征在于，所述催化劑為球狀，摻雜于堿性分子篩MCM-41中的錫元素位于其骨架中，納米金屬顆粒鈀負載在堿性分子篩MCM-41表面。

所述的MCM-41/Sn-Pd催化劑用于高壓下催化1,2-丙二醇制備丙酮酸的方法，其特征在于，按以下步驟進行：

首先將1,2-丙二醇、去離子水、MCM-41/Sn-Pd催化劑依次加入到燒杯中形成原料，當原料完全溶解后用NaOH溶液調節原料的PH為弱堿性；然后將反應物倒入快開式反應釜中進行反應。