[发明专利]一种金属氧化物掺杂氧化铈的催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种金属氧化物掺杂氧化铈的催化剂，该催化剂以质量分数计，是由50~99%的CeO₂为活性中心和1~50%的MO_x为助剂构成的MO_x‑CeO₂；所述助剂是指MgO、Al₂O₃、MnO₂、ZnO、MoO₃、ZrO₂、La₂O₃、Fe₂O₃中的至少一种。本发明还公开了该催化剂的制备方法及应用。本发明催化剂具有活性高、选择性好、催化性能稳定的特点，在甲醛和烯烃缩合反应生产1,3‑二元醇，表现出优异的催化性能，生产过程产生的副产物少，具有显著的技术经济效果和良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及催化剂领域，尤其涉及一种金属氧化物掺杂氧化铈的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

1,3-二元醇是重要的基础化工原料，主要用作合成聚酯和聚氨酯的单体，同时在溶剂、防冻液和有机合成方面也有重要应用。如：1,3-丙二醇是合成高性能聚酯材料PTT的重要单体；1,3-丁二醇除用作合成树脂的原料外，在增塑剂、润湿剂及软化剂等产品的合成中应用广泛。

目前，合成1,3-二元醇的方法多种多样。美国专利US013834公开了以羰基钴为催化剂，在适当条件下，环氧化合物与合成气氢甲酰化可以制备3-羟基醛，后者经加氢可以制备1,3-二元醇。中国专利CN101139253公开了一种两步法制备1,3-丙二醇的方法，首先1,3-溴氯丙烷在醇类催化剂作用下与乙酸钠反应得到二酯，然后二酯在酸性树脂的催化下与甲醇发生酯交换反应生产1,3-丙二醇，联产乙酸甲酯。专利CN200610105258.3和CN202010741824.X分别公开了纳米铜催化3-羟基羧酸酯和丙二酸酯选择加氢制备1,3-二元醇和1,3-丙二醇的方法，但是催化剂的活性、目标产物选择性以及反应稳定性均有待提高。专利CN1016654409A报道，在酸性离子液体催化作用下，可以实现甲醛与烯烃先Prins缩合得到环状缩醛，然后水解制备1,3-二元醇。专利CN101003462A公开了一种甘油选择氢解制备1,3-丙二醇的方法，在负载型Pt-WO₃催化剂作用下，虽然甘油的转化率达到95%以上，但是目标产物的选择性较低。专利CN103102246B和CN105315130B等公开了一种固体酸催化甲醛水溶液与烯烃经Prins缩合制备1,3-二元醇的方法，但是反应液的浓度非常低，整体效率有待提高。

综上所述，虽然关于1,3-二元醇的合成方法的研究非常多，但是由于反应原料难以获得，催化体系效率较低且稳定性不足，以及反应过程复杂、生产成本高等原因，在工业中1,3-二元醇的规模化生产依然是难点，因此，开发一种可以高效生产1,3-二元醇的催化体系具有非常重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种颗粒均匀、催化性能好、稳定性高的金属氧化物掺杂氧化铈的催化剂。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供该金属氧化物掺杂氧化铈的催化剂的制备方法。

本发明所要解决的第三技术问题是提供该金属氧化物掺杂氧化铈的催化剂的应用。

为解决上述问题，本发明所述的一种金属氧化物掺杂氧化铈的催化剂，其特征在于：该催化剂以质量分数计，是由50~99%的CeO₂为活性中心和1~50%的MO_x为助剂构成的MO_x-CeO₂；所述助剂是指MgO、Al₂O₃、MnO₂、ZnO、MoO₃、ZrO₂、La₂O₃、Fe₂O₃中的至少一种。