[发明专利]一种磺酸功能化无机有机杂化聚合物催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种磺酸功能化无机有机杂化聚合物催化剂的制备方法，该方法过程简单，操作方便，不需要精密昂贵的特定设备，制备的催化剂没有贵金属的参与且同时含有Lewis酸性位点/Lewis碱性位点和Brϕnsted酸性位点等多个催化位点，具备良好的催化活性和成本优势。另外，该方法制备得到的催化剂可以以廉价易得的低碳醇同时作为原位氢供体、醚化反应物和反应介质，通过分步调温法将5‑羟甲基糠醛连续还原醚化转化为相应的2,5‑二烷氧基甲基呋喃，整个反应过程不需要额外添加外源氢供体和其他反应溶剂，反应体系组成安全简单，有利于目标产物的分离。更加重要的是，本发明提出的分步调温法可以让催化剂的Lewis酸性位点/Lewis碱性位点和Brϕnsted酸性位点分别在合适的温度下发挥催化作用，使中间产物和目标产物能够分步连续生成，既可以避免其他副产物的形成，也有利于提高中间产物和目标产物的选择性和得率。

技术领域

本发明属于催化剂制备领域，具体涉及一种磺酸功能化无机有机杂化聚合物催化剂的制备方法及其在催化5-羟甲基糠醛还原醚化制备2,5-二烷氧基甲基呋喃中的应用。

背景技术

生物质是自然界中唯一一种含有碳元素的可再生资源，具备种类繁多、储量丰富和价格低廉等优点。近年来，将生物质资源转化为高品质的车用液体燃料已经引起了国内外众多科学家的广泛关注。就目前而言，虽然生物乙醇是最常见和最常用的生物基车用液体燃料，然而它的能量密度低、辛烷值低和汽柴油混溶性低等缺点使得它并不是最理想的生物基车用液体燃料。与生物乙醇相比，由生物质基平台化合物5-羟甲基糠醛制备得到的2,5-二烷氧基甲基呋喃则具有更高的能量密度、更高的辛烷值和更好的汽柴油混溶性（CN106946820A），这使其比生物乙醇更适合作为新型生物基车用液体燃料。

中国专利ZN201210326624.3公开了一种5-羟甲基糠醛制备2,5-二乙氧基甲基呋喃的方法，该方法使用的催化剂为Pt/C和Ru/Al₂O₃等贵金属催化剂，价格昂贵，成本较高；使用的氢供体为H₂，反应过程存在较大的安全隐患，而且原子利用率较低。

中国专利CN106946820A公开了一种5-羟甲基糠醛制备2,5-呋喃二甲醇及其醚化产物的方法，该方法使用的催化剂为ZrO₂/Beta1401、ZrO₂/MCM-41、ZrO₂/USY和ZnO-ZrO₂/SBA-15等负载型催化剂，其制备过程较为繁琐，制备时间较长；所需反应温度高达180℃，反应过程能耗较高，经济性较差。

中国专利CN106957289A公开了一种原位催化碳水化合物制备呋喃醚类的方法，该方法使用的催化剂为AlCl₃、SnCl₄和ZrOCl₂等金属氯化物催化剂，其腐蚀性较强，而且，反应过程中还会产生盐酸，其腐蚀性也较强，对反应设备要求极高；所需反应温度高达240℃，同样存在能耗高经济性差等不足。