一种多元醇催化氧化生产乙醇酸的催化剂及其制备方法技术

一种用于多元醇氧化的催化剂，包括活性组分、载体；活性组分包括Fe元素，载体包括IVB元素的金属氧化物，其中载体经除Fe之外的过渡金属改性。该催化剂的制备方法，包括：(1)利用溶胶

【技术实现步骤摘要】
一种多元醇催化氧化生产乙醇酸的催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种化工领域使用的催化剂，具体的，涉及公开了一种多元醇催化氧化生产乙醇酸的催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着化石能源的不断枯竭，完成生物质能的廉价高效转化具有重要意义。生物柴油以其可再生、来源广泛、燃烧能力强等优点，被认为是最具发展前景的生物能源之一。生物柴油的生产中大约10％的甘油将产生在植物油和动物脂肪的酯交换过程。在甘油逐年富产的情况下，甘油的高效转化过程被广泛探索。长期以来，生物质资源含氧量高一直被认为是生物质能源利用的不利因素。甘油催化氧化可以改变传统的“脱氧”观念，使之转化为“用氧”，充分利用氧原子实现甘油向高附加值产品的定向合成。在现有技术中公开了诸多多元醇(譬如甘油)氧化的催化剂，譬如专利公开第CN112691667A，用于甘油氧化的催化剂是将SiO2载体上负载纳米级的活性组分FeO
x
,形成FeO
x
/SiO2催化剂，但是，这种催化剂可以提高二羟基丙酮的选择性。中国专利公开第CN101284774A公开了催化氧化甘油的催化剂，活性组分为Pt,Cu,Fe,Ni,Cr,Zn,Ru,Re,Au,Ag等的单一组分活两种金属的负荷组分，载体为活性炭或者石墨，该催化剂催化氧化甘油过程中，甘油酸的收率提高也就是甘油酸的选择性提高了。
[0003]乙醇酸是一种易降解、无毒性的有机酸，应用前景广泛。现有的乙醇酸制备方法有氯乙酸水解法、羟基乙腈法等，均存在较大的环境问题。多元醇氧化的其中一种产物乙醇酸，实现甘油到乙醇酸的高效转化具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种多元醇氧化的催化剂，该催化剂中不包含贵金属，提高甘油催化氧化产物中乙醇酸的含量，即，提高乙醇酸的选择性。
[0005]本专利技术的再一个目的在于提供一种多元醇氧化的催化剂的制备方法。
[0006]一种用于多元醇氧化的催化剂，包括活性组分、载体；活性组分包括Fe元素，载体包括IVB元素的金属氧化物，其中载体经除Fe之外的过渡金属改性。
[0007]这种催化剂的成本低且活性高，提高了乙醇酸的收率。
[0008]一种多元醇氧化的催化剂的制备方法，将过含有渡金属物质的溶液与含有IVB元素物质的溶液混合，经干燥、焙烧后得到改性载体；
[0009]将含有Fe元素的物质负载在改性载体上，得到甘油氧化的催化剂。
[0010]该合成方法工艺简单，制备出具有高活性的甘油氧化的催化剂。
附图说明
[0011]图1为Fe
‑
Ni/TiO2催化剂的TEM图。
具体实施方式
[0012]下面对本专利技术的多元醇氧化的催化剂及其制备方法进一步详细叙述。并不限定本申请的保护范围，其保护范围以权利要求书界定。某些公开的具体细节对各个公开的实施方案提供全面理解。然而，相关领域的技术人员知道，不采用一个或多个这些具体的细节，而采用其他的材料等的情况也可实现实施方案。
[0013]除非上下文另有要求，在说明书以及权利要求书中，术语“包括”、“包含”应理解为开放式的、包括的含义，即为“包括，但不限于”。
[0014]在说明书中所提及的“实施方案”、“一实施方案”、“另一实施方案”或“某些实施方案”等是指与所述实施方案相关的所描述的具体涉及的特征、结构或特性包括在至少一个实施方案中。因此，“实施方案”、“一实施方案”、“另一实施方案”或“某些实施方案”没有必要均指相同的实施方案。且，具体的特征、结构或者特性可以在一种或多种实施方案中以任何的方式相结合。说明书中所揭示的各个特征，可以任何可提供相同、均等或相似目的的替代性特征取代。因此除有特别说明，所揭示的特征仅为均等或相似特征的一般性例子。
[0015]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则所有的百分数、比率、比例、或份数按重量计。
[0016]本申请中，溶液的浓度单位“M”表示mol/L。
[0017]负载量为活性组分金属元素的质量与载体质量的百分比。
[0018]在本申请中，对载体的改性，是指其他元素掺杂在载体的结构中。
[0019]现有的Fe基催化剂，虽然成本降低，但是反应过程中的催化剂活性低的问题需要改进。本申请提供的多元醇氧化(尤其甘油氧化)的催化剂克服了该缺陷。
[0020]本申请的多元醇氧化的催化剂，包括活性组分、载体；活性组分包括Fe元素，载体包括IVB元素的金属氧化物，其中载体经除Fe之外的过渡金属改性，Fe元素的负载量为0.01
‑
10wt％。
[0021]在某些实施方式中，Fe元素的负载量为1.0
‑
5.0wt％。
[0022]在某些实施方式中，所述的载体包括TiO2和/或ZrO2。
[0023]在本申请中，对载体的改性，主要是指将过渡金属元素掺杂在TiO2和/或ZrO2的晶体结构中。具体的，过渡金属元素的原子取代了载体晶格中的金属原子Ti或者Zr。在TiO2或者ZrO2的导电带下方产生空能带，提高了原载体的电子传导能力。进而，Fe氧化物均匀分散在催化剂表面，提高了催化活性。
[0024]在某些实施方式中，所述的过渡金属包括VB族、VIB族、VIIB族或VIII族金属元素中的一种或者两种以上的混合。
[0025]优选的，所述的过渡金属包括V、Cr、Mn、Ni的一种或者两种以上元素的混合。
[0026]在某些实施方式中，掺杂的过渡金属元素的质量为IVB元素的金属氧化物的质量的0.8
‑
1.5wt％。
[0027]在某些实施方式中，该催化剂用于甘油催化氧化反应。
[0028]另一方面，一种多元醇氧化的催化剂的制备方法，包括：
[0029](1)含有过渡金属元素的可溶性盐溶液加入到含有钛酸酯或者锆酸酯的有机溶
液，经过搅拌、静置过程，得到溶胶；
[0030](2)得到溶胶经干燥、焙烧得到改性的载体；
[0031](3)改性的载体与铁盐溶液混合，经过干燥、焙烧后，得到甘油氧化的催化剂。
[0032]在某些实施方式中，含有钛酸酯或者锆酸酯的有机溶液中，溶剂包括乙酸。
[0033]在某些实施方式中，含有钛酸酯或者锆酸酯的有机溶液中，溶剂包括脂肪醇类和乙酸，所述的脂肪醇类包括甲醇、乙醇、丙醇或丁醇。
[0034]在乙醇和乙酸的混合溶液中，稀释钛酸四丁酯溶于溶剂中形成均相溶液，以降低钛醇盐的水解反应，达到掺杂更完全和得到更小粒径的结果。
[0035]优选的，含有钛酸酯或者锆酸酯与乙酸混合，然后再与脂肪醇类溶剂混合。
[0036]所述的钛酸酯或者锆酸酯可以选择钛酸四丁酯或者锆酸四丁酯。
[0037]钛酸四丁酯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于多元醇氧化的催化剂，包括活性组分、载体；活性组分包括Fe元素，载体包括IVB元素的金属氧化物，其中载体经除Fe之外的过渡金属改性；优选的，Fe元素的负载量为0.01
‑
10wt％；更优选的，Fe元素的负载量为1.0
‑
5.0wt％；。2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述的载体包括TiO2和/或ZrO2。3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其特征在于，所述的过渡金属包括VB族、VIB族、VIIB族或VIII族金属元素中的一种或者两种以上的混合；优选的，所述的过渡金属包括V、Cr、Mn、Ni的一种或者两种以上元素的混合；更优选的，掺杂金属元素的用量为载体质量的0.8
‑
1.5wt％。4.一种权利要求1所述的多元醇氧化的催化剂的制备方法，将过含有渡金属物质的溶液与含有IVB元素物质的溶液混合，经干燥、焙烧后得到改性载体；将含有Fe元素的物质负载在改性载体上，得到甘油氧化的催化剂。5.根据权利要求4所述的制备方法，包括：(1)含有过渡金属元素的可溶性盐溶液加入到含有钛酸酯或者锆酸酯的有机溶液，经过搅拌、静置过程，得到溶胶；(2)得到溶胶经干燥、焙烧得到改性的载体；(3)改性的载体与铁盐溶液混合，经过干燥、焙烧后，得到甘油氧化的催化剂。6.根据权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫昊，周鑫，孟凡宇，刘熠斌，陈小博，赵辉，冯翔，杨朝合，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：