[发明专利]一种锆改性beta分子筛的制备方法及其在木糖转化中的应用

说明书

本发明涉及催化剂技术领域，具体涉及一种锆改性beta分子筛催化剂及其制备方法和应用。该催化剂以硅铝比在25−100至之间的微孔H‑beta分子筛为原料，经过浸渍金属阳离子处理后得到。将该催化剂用于以木糖为原料的酸催化转化制备乙酰丙酸异丙酯的反应，反应生成极高产率的乙酰丙酸异丙酯，催化剂寿命较为稳定。

技术领域

本发明涉及一种锆改性beta分子筛的制备方法及其在木糖转化中的应用。

背景技术

乙酰丙酸作为一种生物基平台化合物，其应用范围十分广泛，可以升级为多种高附加值的有机化学品。乙酰丙酸酯作为其重要的衍生物，同样在医学以及香料行业具有广泛的应用前景。

目前的乙酰丙酸及其酯的制备可以从生物质衍生的六碳糖制备得到，同时，五碳糖作为半纤维素的主要水解产物，也可以转化制备乙酰丙酸及其酯，但是这一路线较为复杂，而且糠醛作为中间体聚合较为严重。五碳糖，如木糖，先脱水生成糠醛，糠醛加氢成糠醇后，后续的糠醇进一步水解生成乙酰丙酸以及酯，这一过程需要加氢催化剂和酸催化剂的共同作用。如果能够设计制备一种双功能催化剂，既具有加氢性能，又具有氢转移性能，那么，木糖可以实现一锅转化制备乙酰丙酸及其酯，从而提高生物质到乙酰丙酸及其酯的整体产率。

发明内容

为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明的目的在于制备一种锆改性beta分子筛，并将其应用于木糖的转化制备乙酰丙酸及其酯。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种锆改性beta分子筛催化剂，以硅铝比为25−100的微孔H-beta分子筛为原料，以锆盐溶液为浸渍液通过浸渍法合成，并经过后续处理后得到。

进一步地，所述的浸渍法是通过分子筛按固液比1 : 2−5负载于不同锆负载量的锆盐溶液中，在一定条件下搅拌12−36 h。

一种上述催化剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）取硅铝比为25−100之间的微孔H-beta分子筛，用不同锆负载量的锆盐溶液（1%，2.5%，5%，10%，20%以及30%的锆负载量），在一定条件下进行浸渍，之后干燥处理；

（2）将步骤（1）处理得到的分子筛按照固液比1：2−5加入不同锆负载量的氯化锆溶液，先搅拌分子筛全部溶解，在室温下浸渍12−36 h，然后于100−150℃干燥4 h；

（3）将步骤（2）处理得到的干燥后样品，采用350−650℃焙烧处理4−6 h。

作为优选，所述步骤（1）中用于浸渍的锆盐溶液为氯化锆溶液。

作为优选，步骤（2）中，所述浸渍的时间为12−36 h。

作为优选，步骤（3）中，焙烧参数为350−650℃下焙烧处理4−6 h。

一种上述方法制备得到的分子筛催化剂的应用，用于以质量比10−50:1的木糖与异丙醇为原料制备乙酰丙酸及乙酰丙酸异丙酯的反应中。

作为优选，反应温度为120−220℃，反应压力为0.1−7.0 MPa。

本发明的制备方法及所制备的目标产物具有如下优点及有益效果：

本发明开发的锆改性beta分子筛的双功能催化剂，可以实现将木糖直接转化为乙酰丙酸及其酯，其催化性能显著，可以极大地减缓反应过程中的聚合反应，得到极高产率的乙酰丙酸及其酯。

附图说明

图1是本发明实施例3得到的锆改性beta分子筛催化剂的扫描电镜图像及能谱分析图。

图2是本发明实施例4−6对应锆改性beta分子筛催化剂催化制备乙酰丙酸及其异丙酯的产率分布图。