[发明专利]一种用于生物质水解制备乙酰丙酸的固体酸催化剂

权利要求书

1.一种用于生物质水解制备乙酰丙酸的固体酸催化剂，其特征在于，该催化剂由活性组分、助剂和载体组成，所述活性组分为硫酸化的氧化锆，助剂为氧化镧和/或氧化钼，载体为多孔氧化物分子筛；具体通过如下步骤制备而成：

（1）制备载体，

将水、偏铝酸钠、十六烷基三甲基溴化铵和四丙基氢氧化铵溶解后，加入正硅酸乙酯；

将混合物溶液装入反应釜中，100~140℃放置24~72小时；

放置结束后将溶液过滤、干燥，400~600℃焙烧4~6小时，得到多孔氧化物分子筛催化剂载体；

（2）负载助剂和活性组分，

将步骤（1）中的载体浸渍在硝酸锆、硝酸镧和/或硝酸钼混合溶液中，静置2~5小时；

静置结束后，过滤、并对过滤物进行干燥后，300~500℃焙烧3~5小时，得固体粉末；

（3）硫酸化处理，

对步骤（2）中所得固体粉末用1~2.5mol/L的硫酸进行浸渍，浸渍12~48小时后，过滤、烘干，即为所述固体酸催化剂。

2.如权利要求1所述用于生物质水解制备乙酰丙酸的固体酸催化剂，其特征在于，以重量百分含量计，该催化剂组成为：5~20%的硫酸根，3~30%的氧化锆，不超过10%的氧化镧，不超过10%的氧化钼，余量为载体。

3.如权利要求2所述用于生物质水解制备乙酰丙酸的固体酸催化剂，其特征在于，该催化剂的具体制备方法如下：

（1）制备载体，

将蒸馏水、偏铝酸钠、十六烷基三甲基溴化铵和四丙基氢氧化铵溶解后，加入正硅酸乙酯；偏铝酸钠以Al₂O₃计，正硅酸乙酯以SiO₂计，以摩尔比计，Al₂O₃：SiO₂：CTAB：TPAOH：H₂O=1:50:10:25:2500；

然后将混合物溶液装入反应釜中，120℃放置48小时；

溶液过滤、干燥后，500℃焙烧5小时，得到多孔氧化物分子筛催化剂载体；

（2）负载助剂和活性组分，

将步骤（1）中的载体浸渍在硝酸锆、硝酸镧和硝酸钼混合溶液中；具体用量比例方面，步骤（1）中所制备载体80g，混合溶液体积为120mL，硝酸锆质量浓度为20%，硝酸镧质量浓度为10%，硝酸钼质量浓度为10%；

超声处理1小时后，静置4小时，静置结束后，过滤，将过滤物烘干后，400℃焙烧4小时，得固体粉末；

（3）硫酸化处理，

对步骤（2）中所得固体粉末用2.0 mol/L的硫酸进行等体积浸渍，浸渍24小时后，过滤、烘干。

4.权利要求1所述用于生物质水解制备乙酰丙酸的固体酸催化剂的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

（1）制备载体，

将水、偏铝酸钠、十六烷基三甲基溴化铵和四丙基氢氧化铵于40~60℃溶解，搅拌0.5~3小时；然后加入正硅酸乙酯，于40~60℃条件下继续搅拌1~3小时；

将混合物溶液装入反应釜中，100~140℃放置24~72小时；

放置结束后将溶液过滤、干燥，400~600℃焙烧4~6小时，得到多孔氧化物分子筛催化剂载体；

（2）负载助剂和活性组分，

将步骤（1）中的载体浸渍在硝酸锆、硝酸镧和/或硝酸钼混合溶液中，静置2~5小时；

静置结束后，过滤、并对过滤物进行干燥后，300~500℃焙烧3~5小时，得固体粉末；

（3）硫酸化处理，

对步骤（2）中所得固体粉末用1~2.5mol/L的硫酸进行浸渍，浸渍12~48小时后，过滤、烘干，即为所述固体酸催化剂。

5.如权利要求4所述用于生物质水解制备乙酰丙酸的固体酸催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述硝酸锆、硝酸镧、硝酸钼，其中一种或几种采用对应的可溶性硫酸盐进行替代。