[發明專利]一種復合氧化物TiO2

有效

• 申請號: 202010884829.8
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN111841519B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 李勇飛;萬金夢;劉躍進;楊海霞;王晶宇;潘浪勝
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: C07C45/68
• 分類號: C07C45/68;C07C45/74;C07C49/597;C07C49/217;B01J21/06;B01J35/10;B01J35/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種TiO₂?ZrO₂復合氧化物催化環戊酮制備高密度航空燃油前驅體2?環戊叉基環戊酮的方法，該復合氧化物具有較大的比表面積，良好的熱穩定性以及豐富的酸堿性位點，適合用于催化環戊酮自縮合反應合成2?環戊叉基環戊酮，反應溫度140℃，反應時間6h，催化劑與反應物質量比為0.2:1，環戊酮的轉化率為90.3％，2?環戊叉基環戊酮的收率為79.2％，催化劑制備成本低，催化活性高、穩定性好，可重復使用。

技術領域

本發明屬于生物質能源催化領域，涉及一種復合氧化物TiO₂-ZrO₂催化環戊酮制備高密度航空燃油前驅體2-環戊叉基環戊酮的方法。

背景技術

生物質資源作為可替換煤、石油等資源用來生產精細化學品的可再生有機碳源，成為開發研究熱點，快速熱解與一系列催化反應相結合是生產生物燃料和增值化學品的最具經濟和技術吸引力的過程之一，糠醛是這種多級熱轉換過程中最豐富的成分之一，但它的穩定性較差，容易結焦，使催化劑在升級過程中迅速失活。在氫氣氣氛和水存在的情況下，糠醛可以很容易的轉化為環戊酮，其在升級過程中比糠醛更加穩定，此外，環戊酮具有環狀結構，可作為合成高密度航空燃料的潛在原料。環戊酮自縮合可獲得C₁₀和C₁₅液態烷烴前體，最后經開環加氫-脫氧-異構化處理可得到高密度航空燃料，環戊酮自縮合反應路徑如下：

用于該反應的催化劑大多為固體堿催化劑，然而，堿性催化劑對環境中的CO₂具有較高的敏感性，在水的存在下面臨穩定性的挑戰，相比之下，固體酸催化劑的穩定性相對較好，但其在環戊酮自縮合反應中的催化活性較低。因此，將酸性催化劑和堿性催化劑的優點結合起來，開發應用于環戊酮自縮合反應的酸堿雙功能催化劑具有重要意義。本發明旨在提供一種制備工藝簡單、穩定性好、且催化性能好的TiO₂-ZrO₂復合氧化物催化環戊酮自縮合制備高密度航空燃油前驅體2-環戊叉基環戊酮。

本發明的技術方案

1.一種復合氧化物TiO₂-ZrO₂，其特征是：

(1)所述的復合氧化物為TiO₂-ZrO₂，其中Ti與Zr的摩爾比為1:1；

所述的TiO₂-ZrO₂復合氧化物比表面積為123～351m²/g，粒徑為2.5～3.8nm，孔體積為 0.08～0.38cm³/g；

(2)所述的TiO₂-ZrO₂復合氧化物具有較高的比表面積，熱穩定性以及豐富的酸堿位點， Ti的電負性大于Zr的電負性，因此，Ti為堿性中心，Zr為酸中心；

(3)所述的TiO₂-ZrO₂復合氧化物具有豐富的酸性位點，在充分的溶劑熱處理后酸量達到最大值，豐富的酸性位點有利于環戊酮分子的吸附，使得C-C耦合步驟很容易在催化劑表面發生，這有利于目標產物C₁₀的形成；

2.制備如權利要求1所述的TiO₂-ZrO₂復合氧化物的方法，其特征是：

采用鈦酸異丙酯、正丙醇鋯、硝酸和去離子水為原料，通過溶膠凝膠法得到TiO₂-ZrO₂凝膠，干燥后得到白色粉末，然后將白色粉末分散在乙醇和去離子水的混合溶液中進一步溶劑熱處理，溶劑熱處理促進了未水解的有機物(鈦源、鋯源)進一步水解，產生新的酸性位點，將溶劑熱后的產物煅燒，得到所述的TiO₂-ZrO₂復合氧化物，具體步驟如下：