[發(fā)明專利]一種用于生物質(zhì)甘油一步法制備乳酸甲酯的催化劑及制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110368800.9
• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN114272954B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐波
• 申請（專利權(quán)）人: 天津師范大學
• 主分類號: B01J29/80
• 分類號: B01J29/80;B01J37/02;B01J37/08;B01J37/18;C07C67/40;C07C69/68
• 代理公司: 天津創(chuàng)智睿誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12251
• 代理人: 李薇

本發(fā)明公開一種用于生物質(zhì)甘油一步法制備乳酸甲酯的催化劑及制備方法和應(yīng)用，以微孔Sn?Beta分子篩為核、介孔MCM?41分子篩為殼的“核殼”型雙功能分子篩負載Au催化劑，兼具優(yōu)異的氧化脫氫性能和先進的Lewis酸性等特點，合成路線簡單、成本低廉且水熱穩(wěn)定性高，在甘油一步法制備乳酸甲酯的反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性、選擇性和循環(huán)使用性，是一例兼具高活性、穩(wěn)定性以及低成本的貴金屬–Lewis酸催化體系，有望替代傳統(tǒng)工藝應(yīng)用于乳酸烷基酯的工業(yè)生產(chǎn)中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及乳酸甲酯制備技術(shù)領(lǐng)域，更加具體地說，涉及使用生物質(zhì)甘油一步法制備乳酸甲酯的催化劑及應(yīng)用方法。

背景技術(shù)

近年來，從生物質(zhì)資源到高附加值化學品和生物燃料的高效催化轉(zhuǎn)化途徑的研究引起了工業(yè)界和學術(shù)界的密切關(guān)注。其中，將生物質(zhì)衍生的碳水化合物轉(zhuǎn)化為乳酸和乳酸烷基酯是最重要的研究對象之一(E.V.Makshina,J.Canadell,J.van?Krieken,E.Peeters,M.Dusselier?and?B.F.Sels,ChemCatChem,2019,11,180～201；P.-Arvela,I.L.Simakova,T.Salmi,D.Y.Murzin,Chem.Rev.,2014,114,1909～1971；M.Dusselier,P.V.Wouwe,A.Dewaele,E.Makshina,B.F.Sels,EnergyEnviron.Sci.,2013,6,1415～1442)。乳酸甲酯是一種羥基羧酸類化合物，因其無毒無害的“綠色溶劑”特性，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、樹脂涂料、印刷油料、化妝品、飲料、清洗劑等行業(yè)，同時也是制備聚乳酸等大宗化學品的重要原料。傳統(tǒng)的乳酸甲酯生產(chǎn)工藝是利用乳酸和甲醇為原料進行酯化反應(yīng)后制得。到目前為止，全球市場總量90％以上的乳酸是利用微生物對碳水化合物發(fā)酵進行生產(chǎn)，然而，該生產(chǎn)工藝的缺點在于微生物活性高度依賴體系的酸堿性，生產(chǎn)過程中為了避免微生物失活，發(fā)酵過程需要持續(xù)添加堿性物質(zhì)中和酸性產(chǎn)物，因此該工藝會產(chǎn)生大量鹽類廢水，面臨嚴峻的環(huán)境排放壓力。此外，后續(xù)繁瑣的重結(jié)晶、分離、酯化以及純化環(huán)節(jié)對生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本控制(占據(jù)總成本50–60％)也是極大的挑戰(zhàn)。另一方面，后期酯化用的硫酸催化劑會使乳酸分子發(fā)生脫水和碳化等副反應(yīng)，導致產(chǎn)物產(chǎn)率低、色澤較深，且硫酸的應(yīng)用面臨工業(yè)“三廢”、環(huán)境污染等問題。因此，探索和開發(fā)一條高效、綠色的乳酸甲酯的制備工藝迫在眉睫。