[发明专利]一种复合型固体酸催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明的目的在于提供一种复合型固体酸催化剂及其制备方法与应用，所述复合型固体酸催化剂具有尖晶石型结构；所述复合型固体酸催化剂的结构式为SO₄^2‑‑AB₂O₄‑M‑TiO₂；其中，A为二价金属阳离子，B为三价金属阳离子，M为Zr⁴⁺、Sn⁴⁺、Cu²⁺中的任意一种。本发明提供的复合型固体酸催化剂，用于酯化反应时，催化活性高，稳定性好；并且，在使用过程中，活性组分不易于流失，催化剂易于与产物进行分离；该复合型固体酸催化剂重复使用多次后，反应物仍有较高的转化率。

技术领域

本发明涉及催化技术领域，具体而言，涉及一种复合型固体催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

丙烯酸酯属于α,β-不饱和羧酸酯类化合物，是化工产业中常用的产品，可用于合成一系列的丙烯酸聚合物；丙烯酸酯的自身结构决定了其具有良好的透明度、韧性、颜色持久性、化学稳定性等多种优点。

丙烯酸酯作为一种功能性单体，通过自身的聚合能力，可以制备出数以千计的乳液型、溶剂型或者塑料型共聚物，广泛用于化妆品、药物和涂料增稠剂、分散剂、胶黏剂等领域。此外，这些共聚物还可用于皮革和纺织品的整理剂、纸张增强剂等。随着其应用的不断拓展，市场对丙烯酸酯的需求也在日益增加。

目前，工业上通过丙烯酸与醇经酯化反应来制备丙烯酸酯多以浓硫酸作为催化剂；酯化反应过程中以硫酸作为催化剂，具有催化效果好、生产成本较低等优点，但存在催化剂难以与产物分离的问题。

发明内容

本发明解决的问题是酯化反应过程中催化剂难以与产物分离。

为此，本发明的目的在于提供一种复合型固体酸催化剂，具有尖晶石型结构；所述复合型固体酸催化剂的结构式为SO₄^2--AB₂O₄-M-TiO₂；其中，A为二价金属阳离子，B为三价金属阳离子，M为Zr⁴⁺、Sn⁴⁺、Cu²⁺中的任意一种。

可选地，A为Zn²⁺，B为Fe³⁺。

本发明的又一目的在于提供一种如上所述的复合型固体酸催化剂的制备方法，包括如下步骤：

S1：将含A的金属盐、含B的金属盐以及含M的金属盐溶于水中，得到混合溶液；其中，A为二价金属阳离子，B为三价金属阳离子，M为Zr⁴⁺、Sn⁴⁺、Cu²⁺中的任意一种；

S2：配置碱性溶液；

S3：将所述碱性溶液逐滴加入到所述混合溶液中，至体系pH＝9.5，于75℃～85℃水浴条件下搅拌，陈化，过滤，得到沉淀物；

S4：依次对所述沉淀物进行干燥、研磨，得到粉末；

S5：将所述粉末于800℃～900℃条件下煅烧，得到AB₂O₄-M前驱体；

S6：将所述AB₂O₄-M前驱体加入到有机钛盐水解溶液中，于70℃～80℃水浴条件下搅拌，形成凝胶；将所述凝胶于90℃～100℃条件下烘干后，研磨，得到AB₂O₄-M-TiO₂；

S7：将所述AB₂O₄-M-TiO₂置于硫酸铵溶液中进行浸渍后，依次进行烘干、研磨、煅烧，得到复合型固体酸催化剂。