[发明专利]一种硫酸根复合氧化物固体酸催化剂及其制备方法与其催化木聚糖为糠醛的方法

权利要求书

1.一种硫酸根复合氧化物固体酸催化剂，其特征在于，所述硫酸根复合氧化物固体酸催化剂为SO₄^2-/SiO₂-Al₂O₃/La³⁺，其中铝原子通过化学键与硅原子结合，并嫁接在硅原子表面，其中Al与Si分别以Al₂O₃和SiO₂的形式存在；La原子以La₂O₃的形式存在，并通过化学键与硅原子结合；SO₄^2- 通过浸渍形式负载于催化剂基底表面，硫原子通过化学键与催化剂基底表面金属原子相连接；所述催化剂基底为SiO₂-Al₂O₃/La³⁺。

2.权利要求1所述一种硫酸根复合氧化物固体酸催化剂催化木聚糖为糠醛的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）催化反应：将木聚糖和硫酸根复合氧化物固体酸催化剂置于反应釜中，加入蒸馏水，于140~170 ℃下反应1.5~5h；所述的催化剂和木聚糖质量比为1：（8~12），木聚糖与蒸馏水固液比为1：（5~15）g/mL；

2）后处理：步骤1）反应结束后，自然冷却，抽滤，得到滤渣与滤液，滤渣即硫酸根复合氧化物固体酸催化剂，滤液蒸馏浓缩、有机溶剂萃取、蒸馏，得到糠醛；

3）催化剂的重复利用：步骤2）抽滤后得到的硫酸根复合氧化物固体酸催化剂经乙醇和水洗涤后，烘干，再重复步骤1），用于重复利用。

3.根据权利要求2所述硫酸根复合氧化物固体酸催化剂催化木聚糖为糠醛的方法，其特征在于，步骤1）中所述木聚糖与蒸馏水的固液比为1：（5~15）g/mL。

4.根据权利要求2所述硫酸根复合氧化物固体酸催化剂催化木聚糖为糠醛的方法，其特征在于，步骤2）中，所述有机溶剂为乙酸乙酯或二氯甲烷。

5.根据权利要求2所述硫酸根复合氧化物固体酸催化剂催化木聚糖为糠醛的方法，其特征在于，步骤2）中糠醛得率为1.8%~80.7%；催化剂重复利用两次后，催化性能降低12%~20%。

6.权利要求1所述硫酸根复合氧化物固体酸催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）共沉淀法制备复合氧化物固体酸催化剂前驱体：将Na₂SiO₃·9H₂O和AlCl₃·6H₂O加入蒸馏水中搅拌溶解，然后加入稀土金属镧的硝酸盐La(NO₃)₃·6H₂O，再用浓氨水调节pH至9～11，于25～35℃放置22～26h，过滤，沉淀用蒸馏水洗涤至无氯离子，置于烘箱中于100～120℃烘22～26h，得到复合氧化物固体酸催化剂前驱体；

（2）浸渍法制备含硫酸根的复合氧化物固体酸催化剂：配制浓度为0.5~1.5M的硫酸溶液，加入步骤（1）得到的复合氧化物固体酸催化剂前驱体，于室温下搅拌4~8小时，过滤，固体于100～120℃烘干10～14h，然后置于马弗炉中250～850℃煅烧2～6 h；得到硫酸根复合氧化物固体酸催化剂。

7.根据权利要求6所述硫酸根复合氧化物固体酸催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述Na₂SiO₃·9H₂O和AlCl₃·6H₂O的摩尔比为1：（0.5~1.5）；所述蒸馏水加入量满足溶液中Na₂SiO₃·9H₂O的摩尔浓度为0.5~1mol/L, AlCl₃·6H₂O的摩尔浓度为0.25~1.5mol/L； 所述的复合氧化物固体酸催化剂前驱体中镧的负载质量百分比为0.8%～1.2%。

8.根据权利要求6所述硫酸根复合氧化物固体酸催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述硫酸溶液的浓度为0.5～1.5M；所述复合氧化物固体酸催化剂前驱体与硫酸溶液的固液比为1：（10~20）g/mL。