[发明专利]一种复合双金属氧化物介孔材料的制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种复合双金属氧化物介孔材料的制备方法及应用，包括如下步骤：将嵌段共聚物均匀混合在醇类溶剂中，然后加入两种不同金属盐，滴加水，继续搅拌形成溶胶，干燥处理得到干凝胶；将干凝胶在300℃～800℃下进行焙烧，得到复合双金属氧化物介孔材料。将其作为催化剂，催化生物质原材料制备5‑羟甲基糠醛。本发明反应过程温和，所用催化剂具有环境友好，催化活性高，具有较强的工业化意义。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，具体涉及一种复合双金属氧化物介孔材料的制备方法及应用。

背景技术

5-羟甲基糠醛(HMF)就是一种重要的生物基平台化合物，是一种介于生物质化学和石油基化学之间的关键中间体。据报道HMF可以转化为2,5-二甲基呋喃，这种生物燃料具有更好的燃烧性能，有很好的应用前景。HMF进一步氧化可得到2,5-二甲酰呋喃和2,5-呋喃二甲酸，2,5-二甲酰呋喃可以作为药物中间体或聚合物前体及抗菌剂；而2,5-呋喃二甲酸可以作为生产聚酯(如PET和PBT)原料对苯二甲酸和间苯二甲酸的优良替代品；此外，HMF可作为医药中间体，另外在化妆品行业中也有着广泛应用。

HMF作为中间体，在很多行业有着重要的应用前景，引起广泛关注。以六碳糖作为反应物，经酸催化脱水可得HMF。反应物可以是己糖，也可以是一些低聚糖或高聚糖，甚至是原生态生物质。对六碳糖分子转化生成HMF的研究已趋于成熟，就其反应体系及所用的催化剂可以分为均相酸催化、离子液体催化及固体酸催化剂。均相酸催化即用一些质子酸如HCl、H₃PO₄、H₂SO₄，及有机酸如甲酸、乙酰丙酸等作为催化剂，反应过程消耗大量酸，产生大量废液，造成设备腐蚀，环境污染，而且催化剂和产物也不易分离，在工业生产中存在诸多弊端。离子液体是近年研究较多的催化体系，以其作为反应介质，HMF收率很高。然而，由于离子液体价格高昂，后处理比较困难，毒性机理尚不明确，这些缺点限制了离子液体的工业应用。固体酸作为一类非均相催化剂，具有反应条件温和、回收利用操作方便，催化剂可重复利用等独特的优点，用其催化生物质转化生物基能源和化学品能有效克服传统质子酸催化的弱点。其中重要的一类固体酸催化剂——金属氧化物制备的固体酸催化剂，是研究的热点。

由于金属氧化物自身即具有酸催化能力，且没有成分的流失，有效地保持了材料的催化活性。但是单纯的金属氧化物其酸性位点有限、反应速率较慢、催化效率不高。

发明内容

为了解决单纯金属氧化物酸性位点有限、反应速率较慢、催化效率不高的技术问题，而提供一种复合双金属氧化物介孔材料的制备方法，并将制得的催化剂应用于制备5-羟甲基糠醛(HMF)。本发明方法制得的催化剂环境友好，易于分离回收，可以重复使用，操作简便易行，且不会对设备造成腐蚀。

为了达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

本发明一方面提供一种复合双金属氧化物介孔材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将嵌段共聚物均匀混合在醇类溶剂中形成第一混合液，向所述第一混合液中加入两种不同金属盐，混合均匀后形成第二混合液；

(2)向所述第二混合液中滴加水，边滴加边搅拌以防沉淀产生，滴加完后再继续搅拌形成溶胶，将所述溶胶进行干燥处理得到干凝胶；

(3)将所述干凝胶在300℃～800℃下进行焙烧，得到复合双金属氧化物介孔材料。

进一步地，所述嵌段共聚物为P123、P104、F108、P105、F127、P85其中的一种，作为表面活性剂；所述醇类溶剂为正丙醇、乙醇、仲丁醇、正丁醇中的一种，作为溶剂；所述嵌段共聚物在所述醇类溶剂中的浓度为0.05g/mL～0.2g/mL。

进一步地，所述金属盐为金属卤化物或金属有机化合物。

再进一步地，所述金属盐的金属为过渡金属、铝、镁、锡中的一种。