[发明专利]一种负载型催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种负载型催化剂及其制备方法与应用。本发明公开的催化剂包含以下组分：a)多孔载体；b)负载在所述多孔载体的外表面的孔道外活性组分和负载在所述多孔载体的孔道内表面的孔道内活性组分；和c)沉积在所述多孔载体的外表面上的惰性组分硅。由本发明制备的催化剂适用于两步串联反应的催化，尤其适用于柠檬醛制备过程中由缩醛生成柠檬醛的反应催化，使得反应可以在一个反应器中高效进行，极大地降低生产成本以及操作难度。

技术领域

本发明属于催化剂领域，涉及一种负载型催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

柠檬醛是一种具有柑桔类水果清香型的香料化合物，通常作为调味剂、防腐剂和芳香剂用在食品和化妆品中，同时，也是合成维生素A、维生素E、薄荷醇、紫罗兰酮等产品的主要原料，在香料合成领域和保健品领域有非常广泛的应用。

柠檬醛可从植物精油中分离提取得到，也可由化学合成法制备得到。其中，天然柠檬醛主要存在于柠檬草油、山苍子油、青草油、柠檬艾油、马鞭草油等植物精油中，而从植物精油中分离提取的方法，由于其对有限资源高度依赖、产品收率低的缺陷，致使该方法生产成本较高，不适合大规模生产。目前，柠檬醛的工业生产主要是化学合成法。

化工巨头BASF采用醇醛缩合重排的方法制备柠檬醛，工艺路线如下所示：

该工艺路线中，制备得到缩醛后，需经一步裂解、两步重排才能得到最终产品柠檬醛，其中，裂解反应在酸性催化剂(例如磷酸二氢钠、磷酸、硫酸等)上进行，催化剂不可回收且对设备要求高，而两步重排反应因为没有催化剂的参与，导致反应时间较长，最终产品收率较低，此外，这三步反应在多个串联反应器中进行，增加了设备投资以及脚料的生成。

发明内容

本发明旨在通过制备一种新型催化剂来解决柠檬醛合成工艺中由缩醛制备柠檬醛过程中存在的设备复杂、操作繁琐的问题，借助于本发明的催化剂，可显著降低缩醛制备柠檬醛过程中的设备投入成本与操作成本，具有显著的经济优势。

为解决上述技术问题，本发明提供一种催化剂，其包含以下组分：

a)多孔载体；

b)负载在所述多孔载体的外表面的孔道外活性组分和负载在所述多孔载体的孔道内表面的孔道内活性组分；和

c)沉积在所述多孔载体的外表面上的惰性组分硅。

在一个实施方案中，上述催化剂中，以所述多孔载体的质量为100wt％计，所述孔道内活性组分的含量为1-10wt％，优选为3-8wt％。

在一个实施方案中，上述催化剂中，所述孔道内活性组分为锡、镁中的一种或两种，孔道内活性组分可以单独负载，也可以混合负载，当所述孔道内活性组分为锡和镁(即，混合负载)时，锡与镁的质量比为1:9-9:1；

所述孔道内活性组分锡来源于含锡的化合物，优选为锡酸钾三水合物、无水氯化亚锡、锡酸钠三水合物、四碘化锡、无水四氯化锡、二氟化锡、硫酸亚锡、氯化亚锡二水合物中的一种或多种，更优选为锡酸钾三水合物；

所述孔道内活性组分镁来源于含镁的化合物，优选为碳酸镁、甲基溴化镁、硫酸镁一水合物、乙基溴化镁、醋酸镁、无水硫酸镁中的一种或多种，更优选为无水硫酸镁；

所述含锡的化合物和含镁的化合物的尺寸应尽可能的小，特别重要的是，这些化合物的空间尺寸不大于本发明所采用多孔载体的孔道尺寸。

在一个实施方案中，上述任一所述的催化剂中，以所述多孔载体的质量为100wt％计，所述孔道外活性组分的含量为1-10wt％，优选为3-8wt％。

在一个实施方案中，上述任一所述的催化剂中，所述孔道外活性组分为铝、磷中的一种或两种，孔道外活性组分可以单独负载，也可以混合负载，当所述孔道外活性组分为铝和磷时，铝与磷的质量比为1:9-9:1；