[发明专利]用于醛和醇一步氧化酯化生成酯的纳米金催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及化工催化技术领域，具体涉及一种用于醛和醇一步氧化酯化生成酯的纳米金催化剂及其制备方法和应用。所述的纳米金催化剂以Au为活性组分，以铈基复合固溶体为载体，Au的负载量占Au和载体总质量的0.1‑2wt.％；所述的铈基复合固溶体为Ce‑Zr固溶体、Ce‑Co固溶体、Ce‑Fe固溶体、Ce‑Mn固溶体、Ce‑Ni固溶体或Ce‑Fe‑Cu固溶体。本发明中醛的转化率为98.3‑99.8％，酯的选择性为97.6‑99.7％，具有操作简单，转化率较高，产物选择性较好的特点，并且催化剂的回收简便，大大提高了反应的稳定性和工艺经济性。

技术领域

本发明涉及化工催化技术领域，具体涉及一种用于醛和醇一步氧化酯化生成酯的纳米金催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

酯类化合物是一种重要的化工和有机合成中间体，传统的合成方法是首先由醛或醇氧化制备酸或酸的衍生物，然后将酸或酸的衍生物进行酯化，但该制备工艺复杂，而且过程中产生许多有毒副产物。

1970年以来已经有多项专利涉及醛一步氧化酯化生成酯的催化剂，如JP20000154164，JP2003192632，JP2003361086中涉及的金系催化剂；JP-B-4-72578，JP-A-61-243044，US4638085中涉及的钯系催化剂。日本专利JP2005008557中提到采用Au催化剂催化甲基丙烯醛一步氧化酯化合成酯的反应，反应的转化率仅为32.8％，其转化率较低，无法实现工业化生产。

上述专利中的催化剂在反应过程中产生大量副产物，具有容易失活，回收操作复杂，反应速度慢，转化率低等缺点。

中国专利CN101618328A公开一种负载型纳米金催化剂及其制备方法。该负载型纳米金催化剂由活性组分纳米金、助剂和γ-Al₂O₃载体组成。其制备方法包括γ-Al₂O₃载体改性、纳米金活性组分浸渍、还原、洗涤、干燥。该专利以γ-Al₂O₃载体，用于微量一氧化碳的转化，虽然含有Fe₂O₃、MnO₂、CuO、Co₂O₃、CeO₂或NiO等助剂，但是其载体的成分与Fe₂O₃、MnO₂、CuO、Co₂O₃、CeO₂、NiO作用及含量与本发明有本质的区别。

中国专利CN103801326A公开一种负载型纳米金催化剂及其制备方法。该负载型纳米金催化剂的制备方法包括在沉积沉淀的条件下，将载体与四氯金酸水溶液在旋转蒸发仪中接触，得到含有固体沉淀物的混合液，然后蒸发除去水，并依次干燥、煅烧得到的固体。该负载型纳米金催化的载体为羟基氧化铁、三氧化二铁、氧化铈和铌酸钠。该专利中以羟基氧化铁、三氧化二铁、氧化铈作为载体，其载体的碱性较弱，且提供的活性氧的数量较少，不利于反应进行。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于醛和醇一步氧化酯化生成酯的纳米金催化剂，具有反应速度快，转化率高，选择性好，使用寿命长的特点，本发明同时提供其制备方法和应用。

本发明所述的用于醛和醇一步氧化酯化生成酯的纳米金催化剂，以Au为活性组分，以铈基复合固溶体为载体，Au的负载量占Au和载体总质量的0.1-2wt.％；所述的铈基复合固溶体为Ce-Zr固溶体、Ce-Co固溶体、Ce-Fe固溶体、Ce-Mn固溶体、Ce-Ni固溶体或Ce-Fe-Cu固溶体。

本发明所述的用于醛和醇一步氧化酯化生成酯的纳米金催化剂的制备方法包括以下步骤：

(1)载体的制备

将金属的可溶性盐溶于离子液体溶液中，加入氢氧化钠溶液，水热反应，离心得到固体，干燥，煅烧，得到载体；