[发明专利]一种固体碱水滑石负载贵金属催化剂的制备方法及其催化应用

说明书

本发明提供了一种固体碱水滑石负载贵金属催化剂的制备方法及其催化应用，具体的，本发明涉及一种固体碱水滑石负载贵金属催化剂的制备方法，包括步骤：(a)向含两种或两种以上的金属离子的混合盐溶液中加入有机碱溶液，结晶，分离制得到固体碱水滑石；(b)向所述固体碱水滑石中加入贵金属盐溶液，还原，制得固体碱水滑石负载贵金属催化剂。本发明制备的催化剂可高效地催化5‑羟甲基糠醛选择性氧化，获得较高的2,5‑呋喃二甲酸收率。本发明催化剂的制备方法简单且性能优越，制备的催化剂具有高活性，在催化过程中，避免可溶性碱的大量使用和避免副反应的发生，降低了产品后期分离的成本和污染，提高产物纯度。

技术领域

本发明属于催化剂领域，具体涉及一种固体碱水滑石负载贵金属催化剂的制备方法及其催化应用。

背景技术

化石资源的巨量消耗及其所带来的环境污染已经成为全球关注的热点问题，寻找可持续发展的绿色资源是解决资源短缺与环境污染的有效途径。

5-羟甲基糠醛作为生物质转化的最为重要的平台化合物分子，成为连接石化行业和生物化工行业的重要“桥梁”。5-羟甲基糠醛选择性氧化可以得到2,5-呋喃二甲醛、5-羟甲基-2-呋喃甲酸、5-甲酰基-2-呋喃甲酸、2,5-呋喃二甲酸等衍生物，这些衍生物在精细化工、制药、食品、手性催化、分子识别、高分子材料等领域均有重要应用。在这些衍生物中，2,5-呋喃二甲酸是2004年美国能源部提出的12种生物质基平台化合物之一，其与对苯二甲酸具有类似的等电子共轭结构，可以替代对苯二甲酸合成绿色可降解塑料，减少对石油等不可再生的化石能源的依赖；同时在医药和香料方面有广泛的应用前景。

5-羟甲基糠醛高效催化氧化制备2,5-呋喃二甲酸通常需要加入一定量的可溶性碱，如NaOH、NaHCO₃和K₂CO₃等，碱的浓度对产率有明显的影响。而大量使用均相强碱不但腐蚀设备，后期产物分离时需要中和过量游离碱而导致潜在的环境污染。为了实现绿色可持续化学，固体碱体系的发展受到越来越多科学家的关注。其次，贵金属Au、Pd和Pt价格昂贵特性必然增加反应过程的运行成本，不利于生物质利用工业化进程的推动。

因此，本领域亟需制备一种低成本高效催化剂，并能高效催化5-羟甲基糠醛氧化合成2,5-呋喃二甲酸。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高活性固体碱水滑石负载贵金属催化剂的制备方法及其在催化合成2,5-呋喃二甲酸化合物的应用

本发明的第一方面，提供了一种固体碱水滑石负载贵金属催化剂的制备方法，包括步骤：

(a)向含两种或两种以上的金属离子的混合盐溶液中加入有机碱溶液，结晶，分离制得到固体碱水滑石；

(b)向所述固体碱水滑石中加入贵金属盐溶液，还原，制得固体碱水滑石负载贵金属催化剂。

在另一优选例中，所述步骤(a)中，所述金属离子为二价金属阳离子或三价金属阳离子。

在另一优选例中，所述步骤(a)中，所述金属离子为Mg²⁺和Al³⁺。

在另一优选例中，所述步骤(a)中，所述混合盐中阴离子为NO₃^-。

在另一优选例中，所述步骤(a)中，所述混合盐溶液为硝酸镁和硝酸铝混合盐溶液，且硝酸镁和硝酸铝的物质的量之比为(1-6):1。

在另一优选例中，所述步骤(a)中，所述有机碱为尿素。

在另一优选例中，所述步骤(a)中，所述有机碱与金属离子的混合盐的物质的量之比为0.1-20，优选0.5-15，更优选0.5-10，最优选0.5-5。