[发明专利]一种锆硅分子筛封装铂亚纳米粒子催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开的了锆硅分子筛封装铂亚纳米粒子催化剂及其制备方法。该催化剂的化学表达式为Pt@Zr‑MFI，其中，所述Zr‑MFI为具有MFI拓扑结构特征的含锆沸石分子筛，所述Pt为限域在Zr‑MFI分子筛孔道内的铂亚纳米粒子。本发明提供的Pt@Zr‑MFI催化剂兼具优异的催化加氢性能和先进的Lewis酸性，在以乙酰丙酸和有机胺为原料制备N‑取代‑5‑甲基吡咯烷酮的应用中，表现出极佳的催化活性和N‑取代‑5‑甲基吡咯烷酮产率，催化剂结构稳定，经多次循环使用后其催化活性未出现明显下降。该催化剂制备过程简单，催化性能优异，催化工艺成本低廉且绿色环保，在吡咯烷酮制备技术领域具有重要的工业应用价值。

本发明申请得到国家自然科学基金青年基金项目（项目号：22002108）的资助。

技术领域

本发明属于吡咯烷酮的催化剂技术领域，具体来说涉及一种用于乙酰丙酸和有机胺制备N-取代-5-甲基吡咯烷酮的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着全球变暖、能源危机等问题不断加剧，开发不依赖于化石资源且可再生、清洁的高附加值化学品以及能源供应体系迫在眉睫。乙酰丙酸是美国能源部认定的12种最具重要性的生物质平台分子之一，主要来源于纤维素和半纤维素的水解产物，其可以继续转化制备高附加值的生物质基下游产品。其中，乙酰丙酸转化为有机功能化合物吡咯烷酮（及其N-取代衍生物）的化学转化过程备受科研工作者的广泛关注（M. Sajid, U. Farooq, G.Bary, M. Azim, X. Zhao, Green Chem.,2021, 23, 9198~9238）。吡咯烷酮（及其N-取代衍生物）作为一类重要的含氮化合物，工业上可用作溶剂、表面活性剂、医药中间体、农药活性组分以及燃料添加剂等，具有广阔的应用前景（J. Vidal, M. Climent, P. Concepcíon,A. Corma, S.Iborra, M. Sabater, ACS Catal.,2015, 5, 5812~5821）。