[发明专利]一种金属氧化物催化转化聚3-羟基丁酸酯的方法

说明书

本发明涉及一种金属氧化物催化转化聚3‑羟基丁酸酯的方法。所述方法包括如下步骤：将聚3‑羟基丁酸酯和金属氧化物置于密闭装置中，升温至200～250℃，搅拌反应，得到液体产物和气体产物；所述金属氧化物为氧化铈、氧化钛或氧化锆中的一种或几种。本发明提供的方法利用特定的金属氧化物作为催化剂催化聚3‑羟基丁酸酯可得到高产率的液体产物（如液体燃料）和气体产物（如丙烯），催化剂成本低廉，且该催化剂在反应体系中展现出具有环境友好、无腐蚀性特点，稳定性好，重复使用性能高，本发明提供的方法工艺简单，操作方便，具有工业化应用前景。

技术领域

本发明属于聚3-羟基丁酸酯综合利用领域，具体涉及一种金属氧化物催化转化聚3-羟基丁酸酯的方法。

背景技术

开发以可再生的生物质基液体燃料和烃类气体以代替日益枯竭的石油天然气资源具有重要意义。聚3-羟基丁酸酯作为储能物质广泛存在于微生物中，其可以通过微生物发酵而实现大规模工业化生产。聚3-羟基丁酸酯是一种可再生且环境友好的能源原料，其结构单体为巴豆酸（C₄H₆O₂)，可以通过脱氧反应把聚3-羟基丁酸酯或者巴豆酸转化为液体燃料，或丙烯气体。常规的聚3-羟基丁酸酯脱氧技术主要包括高温（如350度或以上）热解技术，高浓度酸（如100%磷酸，固体磷酸催化剂）催化技术，和贵金属催化技术。但现阶段这些转化技术都存在明显的缺点，主要包括：（1）高温热解、高浓度酸和贵金属催化反应体系通常都会造成较高的工艺成本；（2）高温热解和高浓度强酸催化反应需要反应设备具有耐高温、耐腐蚀的特点，加大了工业化生产的难度；（3）酸催化剂和贵金属催化剂通常具有较差的热稳定性和容易结焦特性，导致其重复使用性能和再生性能较差。

因此，开发一种价格低廉、环境友好，稳定性好，重复利用率高的新型催化剂具有重要的研究意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中聚3-羟基丁酸酯的转化技术工艺成本高、环境不友好，稳定性差及重复利用率低等缺陷和不足，提供一种金属氧化物催化转化聚3-羟基丁酸酯的方法。本发明提供的方法利用特定的金属氧化物作为催化剂催化转化聚3-羟基丁酸酯可得到高产率的液体产物（如液体燃料）和气体产物（如丙烯），催化剂成本低廉，且该催化剂在反应体系中展现出具有环境友好、无腐蚀性特点，稳定性好，重复使用性能高，本发明提供的方法工艺简单，操作方便，具有工业化应用前景。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种金属氧化物催化转化聚3-羟基丁酸酯的方法，包括如下步骤：将聚3-羟基丁酸酯和金属氧化物置于密闭装置中，升温至200～250℃，搅拌反应，得到液体产物和气体产物；所述金属氧化物为氧化铈、氧化钛或氧化锆中的一种或几种。

本发明的发明人通过研究发现，氧化铈、氧化钛和氧化锆这三种特定的金属氧化物具有较好的催化聚3-羟基丁酸酯效果，同时又具有结构稳定、环境友好和成本较低的特点。利用该特定的金属氧化物作为催化剂催化聚3-羟基丁酸酯可得到高产率的液体产物（如液体燃料，产率达38 wt%）和气体产物（如丙烯，产率达17%），催化剂成本低廉，且该催化剂在反应体系中展现出具有环境友好、无腐蚀性特点，稳定性好，重复使用性能高，本发明提供的方法工艺简单，操作方便，具有工业化应用前景。

优选地，所述反应的温度为220~240℃。

优选地，所述反应的时间为3~12h。优选地，所述金属氧化物与聚3-羟基丁酸酯的质量比为1:1～5。

该用量条件下，可实现较好的催化效果。

更为优选地，所述金属氧化物与聚3-羟基丁酸酯的质量比为1:1～2。

优选地，所述水与聚3-羟基丁酸酯的体积质量比为1～6 mL/ g。

更为优选地，所述水与聚3-羟基丁酸酯的体积质量比为2~4 mL/ g。