一种球形介孔固体酸碱双功能催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开一种固体酸碱双功能催化剂催化糠醛制备航空燃油中间体亚糠基丙酮和二亚糠基丙酮的方法，是以十六烷基胺为致孔剂，钛、锆醇盐水解缩合为TiO2‑ZrO2凝胶，干燥后经高温煅烧，得到球形介孔固体酸碱双功能TiO2‑ZrO2复合金属氧化物催化剂，用于催化催化糠醛丙酮羟醛缩合反应合成亚糠基丙酮与二亚糠基丙酮，反应温度60~90℃，反应时间0.5~6h，亚糠基丙酮收率为74.2％，二亚糠基丙酮收率为21.3％，亚糠基丙酮与二亚糠基丙酮的总收率为95.5％，催化剂制备工艺简单、重复使用性好。

A spherical mesoporous solid acid base bifunctional catalyst and its preparation and Application

Disclosed is a method of the invention the catalytic properties of solid acid base bifunctional catalyst for preparing aviation fuel intermediates furfurylidene acetone and two furfurylidene acetone, with sixteen alkyl amine as porogen, titanium, zirconium alkoxide hydrolysis condensation of TiO2 ZrO2 gel, dried and calcined at high temperature, the spherical mesoporous solid acid base bifunctionalized TiO2 ZrO2 composite metal oxide catalyst for catalytic synthesis of furfural acetone aldol reaction furfurylidene acetone and two furfurylidene acetone, reaction temperature 60~90, reaction time 0.5~6h, furfurylidene acetone was 74.2%, two furfurylidene acetone was 21.3%, the total yield of furfurylidene acetone and two furfurylidene acetone was 95.5%, the catalyst has simple preparation process and good repeatability.

【技术实现步骤摘要】
一种球形介孔固体酸碱双功能催化剂及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种固体酸碱双功能催化剂催化糠醛制备航空燃油中间体亚糠基丙酮和二亚糠基丙酮的方法，属于生物质利用催化合成能源领域。
技术介绍
生物质能是可再生能源，生物质转化可通过生物、热解、酶或化学途径进行，其中化学方法的原料来源广泛灵活。直接以粮食作物淀粉糖类和甘油三酯转化为生物乙醇或生物柴油，有与粮之争问题，而以茎叶、农作物秸秆、林业剩余物等纤维素为主要原料转化，不但能扩大生物燃料的作物种类，更可以废物利用与有利于环保。木质纤维素在酸性催化下可转化为葡萄糖、果糖等单糖，单糖进一步水解得到单糖衍生物糠醛和5-羟甲基糠醛，再在酸催化下控制碳链增长可得到亚糠基丙酮和二亚糠基丙酮，最后经开环加氢脱氧可得到航空燃料的液态烷烃。生物质合成航空燃油的关键涉及到糠醛和丙酮生成亚糠基丙酮和二亚糠基丙酮的缩合反应，糠醛和丙酮反应路径如下：亚糠基丙酮和二亚糠基丙酮均可经加氢-脱氧-异构化处理得到航空燃油重要组分C8和C13烷烃，传统所用催化剂大多为KOH、NaOH和氨水等均相碱催化剂，存在污染环境，腐蚀设备，产物难以分离等多问题。近年来，用于羟醛缩合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种球形介孔固体酸碱双功能催化剂及其制备方法与应用，其特征是：（1）所述的球形介孔固体酸碱双功能催化剂为TiO2‑ZrO2复合金属氧化物，其中Ti、Zr的质量摩尔比为0.43~2.33:1；所述的球形介孔固体酸碱双功能催化剂球形粒径400~800nm、孔径3.0~8.5nm、比表面积180 ~450 m

【技术特征摘要】
1.一种球形介孔固体酸碱双功能催化剂及其制备方法与应用，其特征是：（1）所述的球形介孔固体酸碱双功能催化剂为TiO2-ZrO2复合金属氧化物，其中Ti、Zr的质量摩尔比为0.43~2.33:1；所述的球形介孔固体酸碱双功能催化剂球形粒径400~800nm、孔径3.0~8.5nm、比表面积180~450m2/g；所述的球形介孔酸碱双功能固体催化剂TiO2-ZrO2晶型为无定型，具有最大酸量，是将水热反应得到的沉淀物置于箱式马弗炉中从室温以1~3℃/min升温速率升温至400~600℃焙烧3~6h，煅烧温度过低过高都会出现ZrTiO4晶型结构，表面酸性降低；所述的球形介孔酸碱双功能固体催化剂TiO2-ZrO2中，TiO2本身为一种较弱的固体碱，随着金属锆Zr的掺杂，Ti比Zr更具电负性，其电子云向Ti原子偏移，钛为碱性位点，锆为酸性位点，使得TiO2-ZrO2固体催化剂具有酸碱双功能：（2）制备所述的球形介孔固体酸碱双功能催化剂的方法，其特征是：第一步：室温下，按照十六烷基胺(HDA)、乙醇、稳定剂质量摩尔比为0.001~0.005:1:0.05~0.2的比例，将表面活性剂十六烷基胺、乙醇、稳定剂混合均匀，搅拌至十六烷基胺完全溶解，再按HDA、分散剂质量摩尔比为1:0.001~0.007的比例，加入浓度为0.04mol/L的分散剂水溶液，继续搅拌2h，得到无色透明的混合溶液；第二步：按照0.1~10:1:200~250的摩尔比，将钛源、锆源、乙醇搅拌混合均匀，形成稀的钛、锆源的混合醇盐溶液，再将稀的钛、锆源的混合醇盐溶液在室温搅拌状态下缓慢加入第一步所得无色透明的混合溶液中，搅拌2小时后，静置18小时，得到沉淀物，离心分离沉淀物，再乙醇洗涤3次，得到一种白色固体粉末；第三步：将白色固体粉末、乙醇、去离子水按质量比2:30:10充分搅拌分散，再转入水热釜中在90~180℃晶化10h~24h，得到沉淀物，离心分离沉淀物，水洗、乙醇洗后，55℃恒温箱中干燥12h，再置于箱式马弗炉中从室温以1~3℃/min升温速率升温至400~600℃焙烧3~6h，冷却后所得白色固体粉末即为所述球形介孔固体酸碱双功能催化剂TiO2-ZrO2；所述稳定剂为冰醋酸、乙酰丙酮中的至少一种，所述稳定剂易与稀的钛、锆的醇盐发生螯合反应，这样降低钛、锆源中的烷氧基被水中−OH取代的水解反应速率和之后的缩聚反应速率，防止钛源和锆源之间水解速率差异过大而形成TiO2高聚物或ZrO2高聚物，有利于TiO2、ZrO2低聚物前驱体同时在HAD胶束表面缓慢均匀的自组装，形成钛锆分布均匀的介孔球形体；同时利用添加稳定剂的种类与含量控制TiO2、ZrO2低聚物前驱体在HAD胶束表面自组装速率来调控球体直径的大小：自组装速率越大，催化剂球形直径越小，自组装速率越小催化剂球形直径...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇飞，余荣栋，刘跃进，陈雪梅，王亚茹，潘浪胜，韩嫣，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43