[发明专利]一种多孔的六偏磷酸锆催化剂的制备及应用

说明书

本发明公开了一种多孔的六偏磷酸锆催化剂的制备及应用，属于非均相催化领域。本发明通过Meerwein‑Pondorf‑Verley(MPV)反应，将糠醛高选择性还原为糠醇。该催化剂合成步骤简单，原料廉价易得，同时含有Lewis酸性和碱性位点，能在温和条件下高效的催化糠醛氢化成糠醇。且催化剂易从反应体系中回收重复使用，符合绿色可持续发展的要求。

技术领域

本发明涉及一种多孔的六偏磷酸锆催化剂的制备及应用，属于非均相催化领域。

背景技术

随着世界经济的发展，全球石油、天然气等化石原料需求量在急剧上升，而由于这些宝贵资源的过渡开发和消耗正面临着枯竭的危机；同时，化石能源对环境污染的影响也日趋严重，人类的可持续发展受到严重威胁。因此，充分利用可再生、可降解的资源来缓解能源危机已经迫在眉睫，这也是目前可再生能源研究的热点。生物质资源因其储量大、可再生、成本低等特点被视为一种很有前途的资源。目前生物质能源研究热点是从碳水化合物出发合成生物质基平台化合物，其中糠醛被认为是最具发展潜力及代表性的新型平台化合物。

糠醛分子结构中有一个呋喃环和一个醛基，呋喃环有两个双键和环醚键,可以发生氢化、氧化、氯化、硝化和缩合等反应，醛基的中心是羰基，羰基是活泼基团，因而糠醛可用于制备大量衍生产品。糠醇是糠醛的主要衍生物，约占糠醛衍生物的60％左右，糠醇为无色液体，在空气中易和氧气作用而变为棕色甚至黑色。糠醇主要应用于化工、合成纤维、橡胶、农药、医药等行业，还可用于铸造工业的防腐剂、粘合剂，制备各种呋喃树脂的溶剂、润滑剂、分散剂等。因此，由糠醛加氢制备糠醇是一个非常有吸引力的反应。

尽管对糠醛加氢制备糠醇的报道很多,但是大多数都需要使用氢气和贵金属，而且催化剂不稳定和重复使用率低。近些年逐渐开始使用非贵金属基催化剂和其他氢源来代替氢气。但是寻找高效、稳定、无污染、可回收的非贵金属基催化剂仍然是目前研究的一个重点。

发明内容

本发明的主要目的是制备一种多孔的酸碱双功能六偏磷酸锆催化剂，并用于催化糠醛加氢还原为糠醇。催化剂在该反应体系中属于非均相催化，目标产物的选择性高；反应体系简单易于处理，生产成本低；催化剂制备简单，且易于回收可循环多次使用，符合绿色可持续发展。

本发明的第一个目的是一种催化羰基化合物进行加氢反应的方法，所述方法以六偏磷酸锆为催化剂，于100～130℃反应。

在本发明的一种实施方式中，所述羰基化合物包括但不限于糠醛、正壬醛、2-己酮、环己酮、苯乙酮。

在本发明的一种实施方式中，所述加氢反应是以糠醛为底物生产糠醇。

本发明的第二个目的是提供一种生产糠醇的方法，所述方法是以糠醛为底物，按照0.10～0.25g六偏磷酸锆/mmol糠醛加入催化剂进行反应。

在本发明的一种实施方式中，所述方法以异丙醇、2-丁醇或环己醇为氢源。

在本发明的一种实施方式中，所述反应在110～130℃下进行。

在本发明的一种实施方式中，所述反应时间为2～5h。

本发明的第三个目的是提供所述六偏磷酸锆催化剂的制备方法，是以摩尔比为1～6：1的ZrOCl₂·8H₂O和六偏磷酸钠为原料制备。

在本发明的一种实施方式中，所述六偏磷酸锆催化剂是由ZrOCl₂·8H₂O和六偏磷酸钠以溶液形式混合、搅拌再老化后制备获得。