[發明專利]一種錫基催化劑的制備方法及其在催化生物質糖制備乳酸甲酯中的應用

在審

• 申請號: 202211265894.8
• 申請日: 2022-10-17
• 公開（公告）號: CN115709073A
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 徐興良;程士芳;徐靜;潘感恩;陳雅凱
• 申請（專利權）人: 山東農業大學
• 主分類號: B01J23/835
• 分類號: B01J23/835;B01J37/03;B01J37/02;B01J37/08;C07C67/00;C07C69/68
• 代理公司: 山東祺智知識產權代理有限公司 37361
• 代理人: 趙斌

本發明屬于新材料及新能源領域，尤其涉及一種錫基催化劑的制備方法及其在催化生物質糖制備乳酸甲酯中的應用，以CoMgAl水滑石為前驅體，通過吸附Sn⁴⁺，隨后干燥煅燒獲得錫基催化劑，并以其實現生物質糖高效制備乳酸甲酯。本發明制備的錫基催化劑具有合成方法簡單、穩定性好、對環境友好無污染且對設備無腐蝕性等優點。此外，與其他利用生物質糖制備乳酸甲酯的技術相比，本過程反應簡單、產物收率高、易于放大生產等優點。

技術領域

本發明屬于新催化劑及其應用領域，具體涉及一種錫基催化劑的制備方法及其在催化生物質糖制備乳酸甲酯中的應用。

背景技術

乳酸甲酯(Methyl lactate)又稱為2-羥基丙酸甲酯,分子式為C₄H₈O₃，分子量104.1，是一種重要的羥基酯類化合物，常用于除草劑、化妝品、醫藥和食品添加劑的生產中，因具有一個羥基和一個酯基，使其具有較好的反應活性，常用作化工生產的基礎原料。乳酸甲酯是一種重要的化學品，屬于“生物質平臺化合物”，可由生物質轉化而來，具有十分廣泛的用途。

目前乳酸甲酯的工業制備是由生物質發酵得到的乳酸與甲醇在硫酸催化下進行酯化反應制得的(Aqar et al 2016)，硫酸的使用對設備的耐腐蝕性提出了更高的要求，并且容易使乳酸發生分子內和分子間脫水及碳化等副反應。同時發酵技術的條件是很嚴苛的，既需要合適的菌種同時還要求營養物質和雜菌污染是能受控的(Gao et al 2011)，并且在得到乳酸之后分離處理比較復雜，增加了經濟成本(John et al 2009)，因此發酵工藝尚有改進空間。

近些年非均相催化劑的研究增多，含錫的Lewis(L)酸催化劑對碳水化合物轉化為乳酸/乳酸酯表現出獨特的選擇性，Holm等首先發現Sn-,Zr-,和Ti-β分子篩能夠高效的催化生物質糖轉化為乳酸甲酯，尤其是Sn-β分子篩，能夠選擇性的促進果糖反羥醛縮合生成乳酸甲酯。但是Sn-β沸石型催化劑的合成步驟比較復雜，晶化過程耗時很長，而且在利用強酸除鋁反應中要用到濃硝酸，它對設備的腐蝕性很大，反應結束后產生的酸性廢水對環境會造成污染。所以Sn-β沸石型催化劑很難做到工業化生產。

現有技術CN201810243124.0中公開了一種催化轉化葡萄糖制備乳酸甲酯的固體酸催化劑及其制備方法，該方法催化劑制備復雜，需要兩步水熱過程，并且使用大量的有機模板劑和有機堿，后處理過程復雜，難以滿足環保要求。

因此，探索開發制備過程簡單和高效的錫基催化劑，并將其應用到催化生物質糖制備乳酸甲酯中具有重要啟示意義。

發明內容

本發明針對現有技術存在的諸多不足之處，提供了一種錫基催化劑的制備方法及其在催化生物質糖制備乳酸甲酯中的應用，以CoMgAl水滑石為前驅體，通過吸附Sn⁴⁺，隨后干燥煅燒獲得錫基催化劑，并以其實現生物質糖高效制備乳酸甲酯。本發明制備的錫基催化劑具有合成方法簡單、穩定性好、對環境友好無污染且對設備無腐蝕性等優點。此外，與其他利用生物質糖制備乳酸甲酯的技術相比，本過程反應簡單、產物收率高、易于放大生產等優點。

本發明的技術方案大體如下：以CoMgAl水滑石為前驅體，吸附Sn⁴⁺，通過干燥煅燒獲得Sn基催化劑，然后將其用于催化生物質糖制備乳酸甲酯的反應中。

更為具體技術方案如下：

一種錫基催化劑的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：

(1)首先采用離子共沉淀法制備Co_1.5Mg_1.5Al₁-LDHs載體