[发明专利]KL分子筛催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种KL分子筛催化剂的制备方法，由以下方法制备而成：将氢氧化钾、氢氧化钠、铝酸钠依次加入到去离子水中，室温下搅拌成澄清溶液A；将硅溶胶滴加入溶液A中，搅拌成均匀的乳浊液B，各物料摩尔比为K₂O∶Na₂O∶Al₂O₃∶SiO₂∶H₂O=5.4∶5.7∶1∶x∶500，x的取值为1‑60；获得的乳浊液B在静置20‑36小时后，转移至含有聚四氟乙烯内衬的不锈钢水热釜中，于120‑200 ^oC烘箱中晶化12‑36小时；本发明制备的催化剂具有高的果糖转化活性、大大提高5‑羟甲基糠醛收率。

技术领域

本发明涉及一种KL分子筛催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

5-羟甲基糠醛是一种重要的生物基化工原料中间体，在医药、塑料、橡胶等领域有广泛应用。制备5-羟甲基糠醛需要选择合适的溶剂。水作溶剂时会有大量的副产物如乙酰丙酸和甲酸产生，不利于获得较高的5-羟甲基糠醛收率。常规的有机溶剂如二甲基亚砜能抑制5-羟甲基糠醛水解，但不利于产物分离提纯。离子液体价格昂贵，在工业化应用时成本太高。四乙基溴化铵、四丙基溴化铵、乙酰胆碱等季铵盐价格低廉、毒性较小，且利于5-羟甲基糠醛的分离，是优良的溶剂。尤其在使用四乙基溴化铵溶剂体系时，若选用适当的催化剂，能获得较高的5-羟甲基糠醛收率。商业化的ZSM-5分子筛、Beta分子筛和Amberlyst-15分子筛催化剂具有各自缺点，在四乙基溴化铵体系的果糖脱水反应中催化性能不佳。因此，开发出一种可有效应用于四乙基溴化铵体系催化果糖脱水的高性能催化剂具有重大意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺点：提供一种KL分子筛催化剂的制备方法以及其在四乙基溴化铵体系中催化果糖脱水制备5-羟甲基糠醛的应用，该催化剂具有高的果糖转化活性、高的5-羟甲基糠醛收率和优异的稳定性。

本发明的技术解决方案如下：一种KL分子筛催化剂的制备方法，由以下方法制备而成：将氢氧化钾、氢氧化钠、铝酸钠依次加入到去离子水中，室温下搅拌成澄清溶液A；将硅溶胶滴加入溶液A中，搅拌成均匀的乳浊液B，各物料摩尔比为K₂O∶Na₂O∶Al₂O₃∶SiO₂∶H₂O=5.4∶5.7∶1∶x∶500，x的取值为1-60；获得的乳浊液B在静置20-36小时后，转移至含有聚四氟乙烯内衬的不锈钢水热釜中，于120-200 ^oC烘箱中晶化12-36小时；晶化产物用去离子水洗涤，直至过滤液呈中性，将固体产物转移至烘箱，100-120 ^oC下干燥10-18小时，然后置于马弗炉中，300-700 ^oC下焙烧4-8小时，制得KL分子筛；将制备的KL分子筛加入氯化铵溶液中加热搅拌后，用去离子水洗涤，直至过滤液呈中性，然后将处理后的KL分子筛干燥，焙烧，制得KL分子筛催化剂。

作为优选，所述氯化铵溶液的浓度为1-2mol/L。

作为优选，所述氯化铵溶液的加热至80-85℃。

作为优选，x的取值为20-40，最优选为30。

本发明还提供了一种KL分子筛催化剂的应用，用于在四乙基溴化铵体系中催化果糖脱水制备5-羟甲基糠醛。具体应用方法为：将果糖与四乙基溴化铵混合，加入一定量的水，加热至反应温度后，加入所述KL分子筛催化剂进行反应。

作为优化，所述果糖与四乙基溴化铵的质量比为5∶6。所述KL分子筛催化剂与果糖的质量比为1∶25。所述反应温度为90-110 ^oC。反应时间为1-20小时。