[发明专利]固体酸催化剂及制备方法和应用

权利要求书

1.一种固体酸催化剂，其特征在于，所述固体酸催化剂由催化剂的活性组份和载体两部分组成，所述载体为磷酸氢锆纳米片，所述活性组份为镧、钇、铝、钕、铈、铬、锌、铟、锡、钪、镨、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥金属离子中的一种或几种的组合；所述固体酸催化剂中金属组分与磷酸氢锆的摩尔比为（1：5）~（5：1）。

2.权利要求1所述固体酸催化剂的制备方法，包括如下步骤：

第一步，制备磷酸氢锆纳米片：

（1）将磷酸氢锆与去离子水按质量比0.1：30~100混合均匀，超声搅拌2~5 h，得到磷酸氢锆悬浮液；

（2）向上述磷酸氢锆悬浮液中加入1-丙胺或四丁基氢氧化铵溶液，冰浴超声搅拌2~5 h，得到被剥离的磷酸氢锆纳米片悬浮液；其中，1-丙胺或四丁基氢氧化铵与步骤（1）中磷酸氢锆的摩尔比为（1：2）~（5：1）；

（3）向剥离后的磷酸氢锆纳米片悬浮液中加入无机酸，离心洗涤，直至上清液呈中性，即得到质子化的磷酸氢锆纳米片；所述无机酸为硫酸、盐酸或硝酸；所述无机酸中的氢离子与上步中1-丙胺或四丁基氢氧化铵的摩尔比为（1 : 3）~（3 : 1）；

     第二步，制备固体酸催化剂：

采用离子交换法，将活性组分的可溶性盐溶于去离子水，加入上述质子化的磷酸氢锆，再超声搅拌2~5 h，，在50~120℃下回流8~24 h，静置3~12 h，离心处理2~30min，用去离子水洗涤至中性，得到单片层固体酸催化剂，其中可溶性盐与质子化磷酸氢锆的摩尔比为（1 : 5）~（5 : 1）。

3.如权利要求2所述固体酸催化剂的制备方法，其特征在于：第一步的步骤（2）中， 1-丙胺或四丁基氢氧化铵的浓度为0.1~1.2 mol/L。

4.如权利要求2所述固体酸催化剂的制备方法，其特征在于：所述无机酸的浓度为0.1~1.2 mol/L；无机酸优选为盐酸。

5.如权利要求2所述固体酸催化剂的制备方法，其特征在于：第二步中，所述活性组分可溶性盐为镧、钇、铝、钕、铈、铬、锌、铟、锡、钪、镨、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥的硫酸盐、醋酸盐、硝酸盐或卤化物中的一种或几种的组合。

6.权利要求1所述的固体酸催化剂在Baeyer-Villiger氧化反应中的应用。

7.如权利要求6所述固体酸催化剂在Baeyer-Villiger氧化反应中的应用，具体过程如下：在环酮类底物中加入浓度为30wt.% H₂O₂，再向体系中加入所所述固体酸催化剂，于50~110℃下反应2~24h，反应结束后，冷却、离心、分离、洗涤后的催化剂可进行下一轮催化反应；

其中，H₂O₂与环酮类底物的摩尔比为（1 : 1）~（5 : 1），固体酸催化剂与环酮类底物的质量比为1~10 : 50。

8.根据权利要求7所述固体酸催化剂在Baeyer-Villiger氧化反应中的应用，其特征在于：所述环酮类底物是指环己酮、环戊酮、2-金刚烷酮、2-甲基环己酮、4-甲基环己酮和4-叔丁基环己酮中的一种。