[发明专利]一种短纳米棒状固体酸催化合成γ-戊内酯的方法

说明书

本发明公开一种短棒状固体酸催化剂Ni@ZrO₂‑CeO₂催化合成γ‑戊内酯的方法，以ZrO₂‑CeO₂为载体，将Ni₂O浸渍、焙烧负载在ZrO₂‑CeO₂载体上，在H₂下还原得到酸活性位点分散均匀、结构稳定不易被Ni₂O腐蚀坍塌的短纳米棒状结构固体酸催化剂Ni@ZrO₂‑CeO₂，其纳米棒长度21～31nm、直径8～12nm、比表面积62～94m²/g，酸量1.11～1.52mmol/g，适合用于催化乙酰丙酸加氢反应合成γ‑戊内酯，催化剂与乙酰丙酸质量比0.29:1，乙酰丙酸与甲醇质量比0.11:1，反应温度为180℃、反应时间为6h，γ‑戊内酯收率达到98％。

技术领域

本发明属于生物质能源催化领域，涉及一种短纳米棒状固体酸Ni@ZrO₂-CeO₂催化合成γ-戊内酯的方法。

背景技术

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。γ-戊内酯是一种由生物质基平台化合物乙酰丙酸加氢反应转化而来的可再生能源。即可用作树脂溶剂及各种有关化合物的中间体，也用作润滑剂、增塑剂、非离子型表面活性剂的胶凝剂、加铅汽油的内酯类添加剂，用于纤维素酯和合成纤维的染色等。γ-戊内酯还具有香兰素和椰子香味，我国GB2760-86规定为允许使用的食用香料，主要用以配制桃、椰子、香草等型香精，也用作难溶性树脂的溶剂、有机合成中间体。本发明制备一种短棒状固体酸Ni@ZrO₂-CeO₂，掺杂Zr后的CeO₂为稳定混合的金属氧化物载体，在低级醇类溶剂中低温浸渍负载Ni，空气氛下焙烧，再在氢气氛围下还原，制得具有稳定结构的短纳米棒状固体酸催化剂Ni@ZrO₂-CeO₂，催化乙酰丙酸加氢制备γ-戊内酯，γ-戊内酯质量收率达98％。

发明内容

本发明的目的

本发明旨在提供一种短纳米棒状固体酸催化剂Ni@ZrO₂-CeO₂催化合成γ-戊内酯的方法。

本发明的技术方案

1.一种短纳米棒状固体酸催化剂Ni@ZrO₂-CeO₂，其特征是：

所述短纳米棒状固体酸催化剂Ni@ZrO₂-CeO₂中，Ni与载体ZrO₂-CeO₂的质量比为0.12～0.33:1；

所述ZrO₂-CeO₂载体中Zr与Ce的摩尔比为0.1～0.3:1；

所述短纳米棒状固体酸催化剂Ni@ZrO₂-CeO₂中，Ni为增强酸度成分，酸量为 1.11～1.52mmol/g；

所述短纳米棒状固体酸催化剂Ni@ZrO₂-CeO₂的长度21～31nm、直径8～12nm、比表面积 62～94m²/g。