[发明专利]一种多相催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种多相催化剂的制备方法，多相催化剂是由加氢金属负载于金属氧化物载体上制备得到。本发明还提供了一种多相催化剂的应用，以乙酰丙酸(酯)和甲胺为原料，以水、甲醇或四氢呋喃为溶剂，在上述多相催化剂的存在下，于氢气气氛中反应生成1,5‑二甲基‑2‑吡咯烷酮。本发明提供的方法原料乙酰丙酸(酯)的转化率达到100％，1,5‑二甲基‑2‑吡咯烷酮的产率可达98％以上，从而为从乙酰丙酸(酯)生物质原料直接出发催化生产1,5‑二甲基‑2‑吡咯烷酮提供了全新途径。本发明还提供了一种多相催化剂。

技术领域

本发明属于催化合成技术领域，尤其涉及一种多相催化剂及其制备方法和应用，具体为一种多相催化剂以及由乙酰丙酸(酯)制备1,5-二甲基-2-吡咯烷酮的方法。

背景技术

随着国家“碳达峰，碳中和”战略目标的实施，将可再生生物质资源转化为高附加值化学品具有十分广阔的发展前景。生物质基平台分子乙酰丙酸(酯)作为生物质原料中六碳糖水/醇解产物，目前已经实现规模化制备。乙酰丙酸(酯)可用于制备许多精细化学品，如燃料、化妆品或食品添加剂等，更大规模的开发其下游应用对促进“双碳”目标实现具有重大贡献。

乙酰丙酸(酯)通过还原胺化得到生物基绿色溶剂1,5-二甲基-2-吡咯烷酮(MNMP)，其具有与NMP近似的基本物理性质，同时毒性大幅降低，是一种无毒性、沸点高(217℃)、熔点低(-70℃)、极性强、粘度低、腐蚀性小、溶解度大、挥发度低、稳定性好、易回收的高效选择性溶剂，可以替代N-甲基吡咯烷酮具有多种重要用途，如锂电池隔膜涂覆、润滑油精制、芳纶纤维合成等的溶剂，石油化工萃取剂，电子清洗剂等。

目前MNMP的制备工艺中仍然存在反应条件苛刻、产物收率低、选择性低等技术难题。因此，开发并制备性能稳定、重现性好、绿色环保的高效还原胺化催化剂，解决生物基溶剂MNMP制备过程中反应条件苛刻、目标产物收率低、选择性低等问题，实现乙酰丙酸(酯)到MNMP的高效高选择性制备，具有重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多相催化剂及其制备方法和应用，本发明提供的多相催化剂，能够实现温和条件下高效率地由乙酰丙酸(酯)制备1,5-二甲基-2-吡咯烷酮，工艺简洁，反应设备简单，操作简便，反应条件较为温和，催化剂廉价易得，催化效率高，循环使用性能稳定，适用于工业化生产，具有非常广阔的应用前景。

本发明提供了一种多相催化剂，包括：

金属氧化物载体；

负载于所述金属氧化物载体上的加氢金属。

优选的，所述金属氧化物载体选自CeOx、ZrO和MoOx中的一种或几种。

优选的，所述加氢金属选自Cu、Ru、Pd、Co和Ni中的一种或几种。

优选的，所述加氢金属的质量为多相催化剂质量的1～20％。

本发明提供了一种上述技术方案所述的多相催化剂的制备方法，包括：

将加氢金属负载到金属氧化物载体上，得到多相催化剂。

本发明提供了一种1,5-二甲基-2-吡咯烷酮的制备方法，包括：

在催化剂的作用下，将乙酰丙酸类物质和甲胺在溶剂以及氢气气氛中进行反应，得到1,5-二甲基-2-吡咯烷酮；

所述乙酰丙酸类物质选自乙酰丙酸和/或乙酰丙酸酯；

所述催化剂为上述技术方案所述的多相催化剂。

优选的，所述多相催化剂和乙酰丙酸类物质的质量比为1:(2～20)。

优选的，所述氢气的压力为1～3MPa。

优选的，所述溶剂选自水、甲醇和四氢呋喃中的一种或几种。