[发明专利]一种SnO2

说明书

结合水滑石诱导水解和热处理重新水合法，合成具有水滑石结构的SnO₂(Ⅱ)/MgAl‑LDO固体碱，用于催化于5‑羟甲基糠醛和丙酮缩合反应合成航空燃油中间体(E)‑4‑(5‑羟甲基‑2‑呋喃基)‑3‑丁烯‑2‑酮，在5‑羟甲基糠醛、丙酮、SnO₂(Ⅱ)/MgAl‑LDO固体碱1:4.6:0.1的质量比、反应温度100℃、反应2小时，得产物收率98.76%，丙酮自缩合副产物收率小于1％，采用氯化亚锡为锡源，制备成本低，催化活性高、稳定性好，可重复使用。

技术领域

本发明属精细化工领域，涉及制备一种层状固体碱SnO₂/MgAl-LDO催化5-羟甲基糠醛合成航空燃油中间体(E)-4-(5-羟甲基-2-呋喃基)-3-丁烯-2-酮(以下简称HAC)的方法。

背景技术

生物质能源属可再生碳能源，它直接或间接来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料。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，其途径涉及直接以粮农作物淀粉糖类和甘油三酯转化为生物乙醇或生物柴油。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，更是废物利用且有利于环保。木质纤维素和半纤维素首先水解生成糖（葡萄糖、木糖、果糖等），再在酸性催化下脱水生成C₅(糠醛)和C₆(5-羟甲基糠醛)，然而生成的这些醛通过直接加氢方式获得烷烃辛烷值低。为满足内燃机燃烧需要获得大分子的液体燃料，在酸或碱催化下通过羟醛缩合反应构筑C-C键增长碳链的大分子液态燃料成为最佳选择。在酸或碱催化不同摩尔比的5-羟甲基糠醛和丙酮可获得C₉和C₁₅液态烷烃前体，最后经开环加氢-脱氧-异构化处理可得到航空燃料液态烷烃C₉ 烷烃，其关键涉及到5-羟甲基糠醛和丙酮生成HAC的缩合反应如下：

传统用于该反应的催化剂大多为KOH、NaOH和氨水等均相液体碱，存在污染环境、腐蚀设备且与产物分离困难等问题。近年来，用于羟醛缩合反应的固体酸、碱催化受到关注，主要有类水滑石、沸石分子筛、复合氧化物、离子交换树(强碱性阴离子交换树脂Amberlite IRA-900)、MOFs、碱金属或碱土金属等负载型催化剂。本发明旨在提供一种制备工艺简单、廉价、且催化性能好的固体碱SnO₂/MgAl-LDO催化5-羟甲基糠醛和丙酮羟醛缩合制备航空燃料中间体HAC。技术方案

一种SnO₂(Ⅱ)/MgAl-LDO固体碱，其特征是：

（1）所述的SnO₂(Ⅱ)/MgAl-LDO固体碱中Mg、Al、Sn摩尔比2.5~3.5:1: 0.1~0.15；

（2）所述的SnO₂(Ⅱ)/MgAl-LDO固体碱中，SnO₂分散在形貌规整的六角片状镁铝水滑石层板上，曝露在水滑石层板上的SnO₂纳米微晶为活性位点，在催化5-羟甲基糠醛和丙酮羟醛缩合反应合成目标产物航空燃油中间体(E)-4-(5-羟甲基-2-呋喃基)-3-丁烯-2-酮(以下简称HAC)中，能很好地激活丙酮失去α-H形成亲核碳负离子中间体，再与另一分子5-羟甲基糠醛上的羰基碳进行亲核加成反应，形成新的不饱和碳-碳键，得到含有活泼α-H的β-羟基酮，含有活泼α-H的β-羟基酮再失去一分子水形成更加稳定共轭双键结构的α、β不饱和酮即目标产物HAC，使得所述的SnO₂(Ⅱ)/MgAl-LDO固体碱具有高的催化活性；