[发明专利]一种金属Cs改性B2

说明书

本发明涉及特别是一种金属Cs改性B₂O₃催化剂及其制备方法和应用，属于催化剂制备技术领域。本发明称取硼酸和修饰剂PVP，加入去离子水溶解加入SiO₂载体，制得固体PVP‑B₂O₃/SiO₂研磨；将碳酸铯溶液加入到PVP‑B₂O₃/SiO₂固体颗粒中，浸渍均匀；蒸发水分干燥后研磨，500℃焙烧后得Cs‑B₂O₃/SiO₂催化剂；并将制备的催化剂催化醋酸甲醛缩合反应，显示出优异的催化活性。所制备的金属Cs改性负载型固体酸催化剂具有稳定性好、制备方法简单且反应参数容易把控和易于实现大规模工业化生产的优点。

技术领域

本发明涉及特别是一种金属Cs改性B₂ O₃ 催化剂及其制备方法和应用，属于催化剂制备技术领域。

背景技术

丙烯酸(酯)作为一种现代化工极为重要的有机合成基础原料和大宗化学品，主要用于有机合成中间体和高分子单体。合成聚合物广泛应用于涂料、塑料、制药、水处理、胶粘剂、石油开采等行业领域。目前丙烯酸的合成方法主要有氰化物乙醇法、乙炔羰基化法、烯酮法、丙烯腈水解法和丙烯氧化法。前四种方法由于毒性大、污染严重、成本高、操作条件差等特点逐渐被淘汰。目前，丙烯氧化法在世界范围内广泛应用于大规模丙烯酸工业生产中，以醋酸和甲醛为原料，利用羟醛缩合反应一步合成丙烯酸的技术成为该领域的研究热点之一。其中，催化剂成为该合成工艺过程最关键的技术之一。

目前，对于在金属负载型固体酸催化剂应用于醋酸与甲醛合成丙烯酸的研究报告相对较少。有相关专家提出硼酸负载型催化剂，用于醋酸法合成丙烯酸的产物中丙烯酸含量为 16.53％；也有专家通过传统浸渍法合成硼酸负载于活性氧化铝催化剂，用于醋酸和三聚甲醛合成丙烯酸。根据市场对丙烯酸(酯)的需求调研，亟待开发一种催化活性高，制备工艺简单的催化剂。

发明内容

本发明旨在一方面提供一种金属Cs修饰的负载型氧化硼催化剂及其制备方法，该方法原料成本低廉，工艺过程简单且易于控制；另一方面在于提供上述金属Cs负载型固体酸催化剂应用于醋酸与甲醛合成丙烯酸(酯)反应中，表现出良好的催化性能。本发明所述应用制备的金属Cs负载型固体酸催化剂催化醋酸与甲醛羟醛缩合制备丙烯酸(酯)反应，在常压固定床反应器中执行。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现：

本发明首先提供一种金属Cs改性负载型氧化硼催化剂，其特征在于，其中金属铯的负载量为：1-3wt％；氧化硼的负载量为20wt％。

本发明还提供一种金属Cs改性负载型氧化硼催化剂的制备方法，包括：

Cs-B₂O₃/SiO₂催化剂的制备步骤：

称取适量硼酸和修饰剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，加入15mL去离子水在60℃水浴中溶解，依据最终氧化硼负载量(20wt％)加入SiO₂载体，室温下搅拌使其浸渍均匀，蒸发多余的水分，放在干燥箱中110℃干燥24h，将制得的固体PVP-H₃BO₃/SiO₂研磨待用。然后，依据金属Cs的负载量(1-3wt％)理论计算，称取一定量的碳酸铯溶解在去离子水中，将碳酸铯溶液加入到上述PVP-B₂O₃/SiO₂固体颗粒中，室温下搅拌，使其浸渍均匀，蒸发多余的水分，放在干燥箱内干燥24h，研磨，在马弗炉500℃中焙烧3h后即得不同负载量Cs-B₂O₃/SiO₂催化剂。

其中，所述硼酸与载体二氧化硅的质量比为1:4；碳酸铯的加入量为：0.25-0.76g。