锆交联蒙脱土基催化剂及其制备方法和应用

本发明涉及纳米催化剂领域，具体地，涉及一种锆交联蒙脱土基催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、乙酰丙酸甲酯是一种短链脂肪酸酯，具有良好的有机加成、亲电、酯交换等活性，可作为一种重要的平台化合物用于食品添加剂、医药、精细化学品等领域，同时，由于与生物柴油性质相似，可用于生物柴油等液体燃料的添加剂，应用前景十分广阔。

2、目前，工业上生产乙酰丙酸甲酯的方法主要是通过乙酰丙酸或糖醇为反应原料，在酸催化剂的作用下，与甲醇发生酯化反应进而形成乙酰丙酸甲酯。但由于原料价格较高，导致生产成本高昂。近年来，利用生物质糖或醇类在酸催化剂的作用下催化转变成乙酰丙酸甲酯的研究备受关注。文献报道可以通过一种混合酸sn-β/对甲苯磺酸催化剂可以将葡萄糖直接转化合成乙酰丙酸甲酯，其收率可达68.3％(张阳阳等，化工学报，2015,66(9)：3490-3495.)中国发明专利(cn107935844b)公开了一种离子液体催化葡萄糖制取乙酰丙酸甲酯的方法，利用咪唑离子液体和氯化锡作为催化剂，在甲醇体系中可以实现葡萄糖向乙酰丙酸甲酯的转变。中国发明专利(cn 104478718b)公开了一种20％硫酸处理的蒙脱土作为催化剂催化生物质糖制取乙酰丙酸甲酯，在200℃下反应4小时，乙酰丙酸甲酯摩尔收率达到43％。这些说明了酸催化剂的选择对于生物质糖类的转化至关重要，并可在一定程度上决定着葡萄糖的转化程度，进而使得在催化剂类型的选择及目标产物的生成效率方面仍需进一步改善。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种锆交联蒙脱土基催化剂及其制备方法和应用，该锆交联蒙脱土基催化剂采用浸渍法制备，利用热处理和金属盐改性调控载体的酸特性，制备过程简便，且可以实现葡萄糖向乙酰丙酸甲酯的高效转化，取代传统液体酸，应用前景广阔。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种锆交联蒙脱土基催化剂的制备方法，该制备方法包括：

3、1)将蒙脱土第一焙烧处理，冷却，得到热活化的蒙脱土；

4、2)将步骤1)中所述热活化的蒙脱土与锆盐溶液第一混合，过滤，第一烘干，得到锆交联蒙脱土；

5、3)将所述锆交联蒙脱土与铵盐溶液第二混合，第二烘干，第二焙烧处理，制得锆交联蒙脱土基催化剂。

6、本发明还提供了一种锆交联蒙脱土基催化剂。

7、本发明进一步提供了一种所述锆交联蒙脱土基催化剂在催化葡萄糖制取乙酰丙酸甲酯中的应用。

8、在上述技术方案中，本发明通过使用浸渍法制备了锆交联蒙脱土基催化剂，利用对蒙脱土进行热处理，有效调控其结构组成，改变其表面的酸碱特性，同时改善其表面的吸附分散特性；进一步利用锆交联，有效调控蒙脱土骨架层状结构中基团组成，改变酸性物种以及四面体电荷性质，提高与活性组分之间的相互作用；再利用与铵盐的浸渍，有效调控了催化剂本身的酸碱中心和活性中心，促进葡萄糖向乙酰丙酸甲酯生成的方向进行。

9、同时，本发明所使用的催化剂对葡萄糖的乙酰丙酸酯化具有优异的催化性能，过程绿色，制备简单，具有广阔的应用前景。

10、本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种锆交联蒙脱土基催化剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1)中所述第一焙烧的条件包括：温度400-700℃，时间2-4h。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，在步骤2)中所述锆盐溶液为氧氯化锆溶液、氢氧化锆溶液和碳酸锆溶液中的至少一者。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的制备方法，其中，在步骤2)中所述锆交联蒙脱土中锆盐与蒙脱土的质量比为0.5-2:1。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的制备方法，其中，在步骤2)中所述第一混合的条件为：转速300-800rpm，时间为2-4h，温度20-50℃；和/或，

6.根据权利要求1-5任意一项所述的制备方法，其中，在步骤3)中所述铵盐选自硫酸铵、硫酸氢铵、硝酸铵和磷酸铵中的至少一者。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的制备方法，其中，在步骤3)中所述铵盐与锆交联蒙脱土的质量比为0.5-2:1。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的制备方法，其中，在步骤3)中所述第二混合包括先进行搅拌后静置，搅拌的条件为：转速300-800rpm，时间为2-4h，温度20-50℃；和/或，

9.一种如权利要求1-8任意一项所述的制备方法制备得到的锆交联蒙脱土基催化剂。

10.一种如权利要求9所述的锆交联蒙脱土基催化剂在催化葡萄糖制取乙酰丙酸甲酯中的应用。

技术总结
本发明公开了一种锆交联蒙脱土基催化剂的制备方法，该制备方法包括：1)将蒙脱土第一焙烧处理，冷却，得到热活化的蒙脱土；2)将步骤1)中所述热活化的蒙脱土与锆盐溶液第一混合，过滤，第一烘干，得到锆交联蒙脱土；3)将所述锆交联蒙脱土与铵盐溶液第二混合，第二烘干，第二焙烧处理，制得锆交联蒙脱土基催化剂。该锆交联蒙脱土基催化剂采用浸渍法制备，利用热处理和金属盐改性调控载体的酸特性，制备过程简便，且可以实现葡萄糖向乙酰丙酸甲酯的高效转化，取代传统液体酸，应用前景广阔。

技术研发人员：章青,陈宇琦,李兵,余跃,贾丙江
受保护的技术使用者：安徽师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12