[发明专利]类似水滑石结构氧化钼催化剂的制备方法及其在异丁醛合成甲基丙烯酸中应用

说明书

本发明属于催化技术领域，公开了一种类似水滑石结构氧化钼催化剂的制备方法及其在异丁醛合成甲基丙烯酸中应用。本发明以钼酸铵、锌盐、铝盐为原料，制备具有类水滑石结构同时含有氧化钼成分的催化剂，且根据甲基丙烯酸产物的特征，异丁醛在氧化铝‑氧化锌载体中被空穴位吸附增加羰基碳正离子生成的趋势，结合氧化钼对氧活化的能力以及氧化锌的亲氧特点，将吸附的氧活化成单原子，然后活化的氧进攻碳正离子，最后生成甲基丙烯酸。本发明利用水滑石中成分以及氧化钼之间的协同作用，在连续式反应器中经过对异丁醛的氧化，即可产生高选择性的甲基丙烯酸。本方法制备的催化剂成本低、活性高、催化剂稳定性好，具有很好的工业化前景。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种水滑石结构类似的片层的氧化钼催化氧化异丁醛制备甲基丙烯酸的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

甲基丙烯酸为无色结晶或透明液体，有刺激性气味。可溶于热水，可溶于乙醇、乙醚等多数有机溶剂。易聚合成水溶性聚合物。可燃，遇高热、明火有燃烧危险，受热分解能产生有毒气体。用于有机合成及聚合物制备，可用作合成橡胶的原料。制造热固性涂料、合成橡胶、织物处理剂等。是制造丙烯酸酯溶剂型及乳液型胶黏剂的单体，用以提高胶黏剂的粘接强度及稳定性。制造涂料、绝缘材料、粘合剂和离子交换树脂。用作有机试剂，是重要的有机化工原料和聚合物的中间体。其最重要的衍生产品甲基丙烯酸甲酯生产的有机玻璃可用于飞机和民用建筑的窗户，也可加工成纽扣，太阳滤光镜和汽车灯透镜等；生产的涂料具有优越的悬浮、流变和耐久特性；制成的粘结剂可用于金属、皮革、塑料和建筑材料的粘合；甲基丙烯酸酯聚合物乳液用作织物整理剂和抗静电剂。另外，甲基丙烯酸还可作为合成橡胶的原料。

现阶段，国内外的甲基丙烯酸生产工艺众多，但不同的生产工艺之间存在明显的产能和环保差异。目前，甲基丙烯酸制作工艺主要包括丙酮氰醇法(ACH法)、异丁烯氧化法、羟醛缩合法、BASF法、Alpha法等。从2019年我国甲基丙烯酸甲酯生产企业的实际产能和生产方法中，我们发现大多数企业都会选用ACH法和异丁烯氧化法。

丙酮氰醇法也被称为ACH法，是最早实现工业化的甲基丙烯酸甲酯生产工艺。从实际情况来看，传统的ACH生产工艺既不符合环保要求也不满足经济要求，所以这种方法被淘汰在所难免。

异丁烯法也被称为两步氧化法，具有极高的经济性、简短性以及环保性。在实际的应用环节，需要合理选用催化剂，进而让异丁烯能基于催化剂作用产生甲基丙烯酸，最终得到甲基丙烯酸甲酯。同时，此方法还具备寿命长、催化剂活性高、无污染、原料来源广等特点，但是需要消耗大量的异丁烯价格昂贵。

本方法使用异丁醛氧化制备甲基丙烯酸，异丁醛在含有氧化钼的和水滑石结构类似的片状结构中羰基碳被钼吸附，并被活化的氧原子反应，生成甲基丙烯酸，该方法制备简单，具有极高的经济性，在实际应用环节需要选用合适的催化剂，同时对于反应气体的要求价高一些，同时，此方法还具备催化剂寿命长、反应活性高、无污染、等特点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水滑石结构类似的片层的氧化钼催化氧化异丁醛制备甲基丙烯酸的催化剂及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

类似水滑石结构的氧化钼催化剂的制备方法及其在催化氧化异丁醛合成甲基丙烯酸中应用，其中催化剂包括以下步骤：

(1)配制一定浓度的钼酸铵、锌盐、铝盐溶液，等体积混合，得混合液，再将碳酸钠水溶液，采用液相泵以1～5mL/min的流速缓慢滴入混合液中，滴加后继续搅拌一段时间，然后老化，老化后过滤，将固体洗涤，烘干，得前驱体；

其中，铝盐可以是硝酸铝、醋酸铝、氯化铝、硫酸铝中的一种或几种，锌盐为硝酸锌、醋酸锌、氯化锌、硫酸锌中的一种或几种。