[发明专利]一种磁性氧化铁杂多酸催化剂及其合成方法

说明书

本发明属于催化剂制备技术领域，特别涉及一种磁性氧化铁杂多酸催化剂及其合成方法。所述催化剂是以磁性氧化铁颗粒为核，通过共沉淀法将活性基团负载在被保护的磁性氧化铁颗粒的表面和内部孔道中制得。本发明提供了一种新型的磁性氧化铁杂多酸催化剂，制备简单，适用于定向催化木质纤维素类生物质高效转化为多功能平台化合物（如水解反应、加氢反应和醇解反应等，尤其在定向催化木质纤维素类生物质高效水解制备乙酰丙酸的反应中），表现出较高的催化活性。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，特别涉及一种磁性氧化铁杂多酸催化剂及其合成方法。

背景技术

随着人们环境意识的增强以及对能源和资源的要求也越来越高，加之传统能源资源的枯竭，国家“十三五”能源规划明确提出，促进能源结构变革，转换能源消费方式；由此，可再生能源由于其再生性等诸多优点被大力开发为一种清洁绿色的替代能源。我国作为农业大国的同时也是林业大国，具有极其丰富的生物质能资源，具备了开发利用生物质能的良好条件，这对于解决我国能源环境问题、促进农村能源改革和生态文明体系建设具有十分重要的意义。目前，我国对生物质能的应用技术主要有：固化成型燃料技术、液体燃料技术、气体燃料技术、发电技术及一些其他的技术，但是在生物质资源的这些利用技术中大部分都会用到各种各样的催化剂来促进反应进程；所以，生物质能源产业发展的关键之一是开发各种各样的催化剂，以适应不同原料的加工要求。最初是以硫酸为首的液体强酸催化剂，但其对设备腐蚀性大且环境污染较严重。为了解决这个问题，很多学者研究了催化剂制备的新途径-环保型碳基固体酸催化剂。该催化剂具有较高的催化活性和较低的腐蚀性，制备方法较多且应用也比较广泛，受到了很多学者的关注；但其在反应后很难与反应液分离，回收利用率低，再生性弱。随着磁性材料的引入，单永奎等在2012年以磁性Fe₃O₄为载体，将磺酸基团引入到苯环上制备出磁性磺酸基固体酸催化剂（CN102553647A），催化活性高且易分离回收；在2014年刘滋武等公开了一种可回收磁性固体酸催化剂（CN103551151A），重复利用性高；同年李翔宇等公开了一种利用生物质水解液化残渣制备磁性纳米固体酸催化剂的方法（CN103977820A），且该催化剂在纤维素类生物质的水解反应中表现出了较高的催化活性（CN104017916A）。但由于所用生物质原料的种类不同，如一些硬度较高的木质纤维素类生物质在水解、加氢和醇解等反应中需要酸性较高和特定物理化学性能的催化剂。而杂多酸由于其独特的物理化学特性和结构特征，被作为催化剂广泛应用于各个领域；加之磁性颗粒的存在，使反应体系中催化剂很容易被分离回收，循环再利用。因此，研究和开发新型磁性氧化铁杂多酸催化剂具有重要的现实意义和战略意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁性氧化铁杂多酸催化剂及其合成方法，以解决现在木质纤维素类生物质定向转化为多功能平台化合物需要酸性较高的催化剂，催化剂领域存在的催化剂种类少和分散不均匀的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种磁性氧化铁杂多酸催化剂，所述催化剂是以磁性氧化铁颗粒为核，通过共沉淀法将活性基团负载在被保护的磁性氧化铁颗粒的表面和内部孔道中制得。

本发明进一步提供了一种所述磁性氧化铁杂多酸催化剂的合成方法，对磁性氧化铁颗粒进行保护处理，然后与醇和杂多酸进行反应，之后热处理即得所述磁性氧化铁杂多酸催化剂。

所述磁性氧化铁颗粒为亚铁磁性材料，饱和磁化强度在49emu/g~63emu/g之间。

其制备可以参考以下方法：