[发明专利]一种锡/钽双金属氧化物催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种锡/钽双金属氧化物催化剂及其制备方法和应用。制备所述催化剂的方法包括如下步骤：S1，将钽酸钾溶液与模板剂溶液混合，获得混合液，再将所述混合液与四氯化锡溶液混合，加热搅拌后，获得混合物；S2，对所述混合物进行晶化后，获得催化剂前驱体；S3，将所述催化剂前驱体干燥后进行焙烧，制得所述锡/钽双金属氧化物催化剂。由本发明所提供的制备锡/钽双金属氧化物催化剂的方法获得的催化剂具有优异的二羟基丙酮制乳酸催化性能，能实现二羟基丙酮转化率100％，乳酸收率优于90％。

技术领域

本发明属于乳酸制备领域，具体涉及一种锡/钽双金属氧化物催化剂及其制备方法和在催化二羟基丙酮制乳酸中的应用。

背景技术

随着煤、石油等一次能源的不断消耗，在其使用过程中不可避免产生大量污染，可再生二次能源的研究受到全世界研究人员的关注，其中碳水化合物化学法转化现已成为一类重要的跨学科研究热点，进入21世纪以来，有关碳水化合物催化转化的研究倾向于建立一种与现行化石能源开发类似的生物化工体系，最理想的情况是同时生产生物燃料与高值生物化学品。乳酸是生物质能源转化过程中一种重要的多功能平台化合物，探索高效的化学法分解糖类制备乳酸的方法越来越受广大科研人员的青睐，化学法，无论是均相还是非均相形式，都是一种转化纤维素与糖等生物质原料最直接、最有效的方法。二羟基丙酮是一种三碳糖，是生产乳酸的重要原料，同时也是许多单糖和二糖分解的产物，开发以二羟基丙酮为底物的乳酸制备催化剂在生物质能源利用方面具有非同寻常的意义。

目前，在所有二羟基丙酮制备乳酸的非均相催化反应中，文献报道催化效果最佳的催化剂为改性Beta分子筛，当反应温度为125℃时，Ti-β、Zr-β、Sn-β三种改性Beta分子筛催化剂催化DHA转化率均达到100％，Ti-β的乳酸收率为44％，Zr-β的乳酸收率为25％，Sn-β的乳酸收率为90％。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种制备锡/钽双金属氧化物催化剂的方法，通过该方法获得的锡/钽双金属氧化物催化剂具有优异的二羟基丙酮制乳酸催化性能，能实现二羟基丙酮转化率100％，乳酸收率优于90％。

为此，本发明第一方面提供了一种制备锡/钽双金属氧化物催化剂的方法，其包括如下步骤：

S1，将钽酸钾溶液与模板剂溶液混合，获得混合液，再将所述混合液与四氯化锡溶液混合，加热后，获得混合物；优选地，所述钽酸钾溶液与模板剂溶液的体积比为1:(0.5～5)。

S2，对所述混合物进行晶化后，获得催化剂前驱体；

S3，将所述催化剂前驱体干燥后进行焙烧，制得所述锡/钽双金属氧化物催化剂。

本申请的发明人通过研究发现，在催化剂制备时，虽然不使用模板剂获得的催化剂也能催化二羟基丙酮制乳酸，但是使用模板剂后获得的催化剂在催化二羟基丙酮制乳酸时，性能更为优异。

在本发明的一些实施方式中，与四氯化锡溶液混合之前，对所述混合液进行加热；优选地，在35～55℃加热搅拌15～45min。

在本发明的另一些实施方式中，步骤S1中，所述加热的条件为：在35～55℃加热搅拌1～5h，然后升温至70～90℃继续加热搅拌1～3h。

在本发明的一些实施方式中，所述钽酸钾溶液的制备方法包括以下步骤：

T1，将氧化钽与氢氧化钾混合并研磨，获得混合物；

T2，将所述混合物进行焙烧，冷却后，溶解于水，获得所述钽酸钾溶液。

在本发明的一些具体实施方式中，步骤T1中，所述氧化钽与氢氧化钾的摩尔比为1:(8～12)。

在本发明的另一些具体实施方式中，步骤T2中，所述焙烧的温度为400～600℃，焙烧的时间为5～8h。