[发明专利]一种用于合成丙酮醛的催化剂的微波生物还原制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于合成丙酮醛的催化剂，尤其是涉及一种用于合成丙酮醛的催化剂的微波辅助生物还原制备方法。

背景技术

丙酮醛又称甲基乙二醛，是一种黄绿色的液体，由于含有相邻两个羰基而具有独特的反应性能，是一种重要的合成中间体，可用于合成药物中间体如4-甲基咪唑，另外还可以用于生物化学和有机合成，可通过气化反应得到用途广泛的乳酸。丙酮醛的合成方法主要有丙酮法和1，2-丙二醇法两种，后者具有更好的得率及工业化前景。

传统的丙酮醛制造工艺(参见专利文献：CN157245，CN1586719，CN1240203，CN1145276，CN1105977，JP10287610，JP61068440，JP56150035，US4302609)以1，2-丙二醇为原料，电解银作为催化剂，气相脱氢氧化制得丙酮醛。该法存在的问题是对反应温度要求较高，欲达到较高的收率一般反应温度需要在500℃以上，同时由于电解银催化剂很容易在高温时发生团聚，从而会导致催化剂的活性急剧下降，反应床层压力增大，最后不得不停产。而且，高温时原料易断键发生深度氧化，催化剂表面也容易积炭，在如此高温条件下同时获得高的转化率和选择性依然是个挑战。

纳米材料由于其量子尺寸效应、小尺寸效应、表面界面效应以及宏观量子隧道效应显示出优良的光学、热学、磁学、力学、电学以及化学性能而倍受关注。纳米银已在催化、抗菌、电子电路等领域得到广泛的应用，在表面增强拉曼散射(SERS)、新型储氢材料、复合材料电极、低温导热材料等也有相当的应用前景。相对于传统的物理法和化学法，近年来出现的微生物还原法，具有成本低、绿色环保及纳米颗粒稳定等优点，成为纳米银颗粒具有市场前景的制备方法。微波辐射作为一种快速、简单和高效的加热技术，已经广泛地被应用于化学反应和多种纳米材料的合成。与传统的加热方法比较，由于微波辐射加热的均匀性，可以避免液相中的温度和浓度的不均匀，使得金属纳米粒子的成核和生长有一个几乎相同的环境，因此可以得到细小和均匀的纳米粒子，也使得微波辐射加热法受到越来越多的关注。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于合成丙酮醛的催化剂的微波生物还原制备方法，所述用于合成丙酮醛的催化剂是一种用于1，2-丙二醇气相脱氢氧化合成丙酮醛的纳米银催化剂。

本发明包括以下步骤：

1)制备生物质的浸出液；

2)将银化合物溶解在生物质的浸出液中，再加入载体，浸渍后加热处理、干燥，得到用于合成丙酮醛的催化剂。

在步骤1)中，所述生物质可采用芳樟、石栗、荔枝等植物的叶子干粉；所述制备生物质的浸出液，可采用以下方法：将植物的叶子干粉与去离子水混合，在20～80℃下振荡10～24h，离心后即得生物质的浸出液，所得生物质的浸出液的摩尔浓度可为0.01～0.3g/mL。

在步骤2)中，所述银化合物与载体的质量比可为0～0.3，所述载体可为ZrO₂或α-Al₂O₃等，所述浸渍的时间可为4～24h，所述加热，可采用微波加热，微波加热的功率可为100～800W；所述干燥，可采用真空干燥，干燥的温度可为30～60℃。

本发明通过采用微波辅助生物还原法制备得到纳米银催化剂，银的分散均匀。采用所制备的纳米银催化剂，1，2-丙二醇汽化后与空气混合进入反应管进行反应，反应温度320～380℃，1，2-丙二醇的流速为3～8mL/h，空气流速为120～160mL/min，常压条件下对催化剂进行评价。评价结果表明，与现有技术相比较，催化剂的稳定性高，对于1，2-丙二醇选择性氧化制备丙酮醛的反应，具有反应条件温和、活性和选择性好、催化剂用量小、易于循环使用的特点，1，2-丙二醇的转化率最高可达98％，选择性可达85％。

附图说明

图1为实施例7中的AgZrO₂催化剂的TEM照片。在图1中，标尺为50nm。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

生物质浸出液的制备：称取1.20g芳樟叶干粉，加入5mL去离子水，放入60℃水浴摇床中20h后取出，离心后得到浸出液。催化剂的制备：称取0.07g AgNO₃溶解在1.34mL浸出液中，加入2g ZrO₂，搅拌均匀，室温浸渍12h，微波加热15s，微波功率为420W，取出后50℃真空干燥2h后得到催化剂1，其组成见表1。