[发明专利]一种基于改性H-Beta分子筛的生物质氧化裂解催化剂及制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种基于改性H‑Beta分子筛的生物质有机分子氧化裂解催化剂及制备方法与应用，选择对邻位二醇催化活性更佳的金属组份与脱铝H‑Beta沸石进行离子交换，使活性组分进入到脱铝分子筛的骨架中充当Lewis酸和反应过程的吸附位点，进而利用金属离子的价态变化及其与H‑Beta载体的协同作用而有效提高其裂解活性与反应的选择性，构建出了满足邻位二醇C‑C键断裂的高效且可重复使用的催化剂。本发明制备的催化剂用于苯基乙二醇氧化裂解反应，苯基乙二醇的转化率较高，氧化裂解产物的收率达95％以上，在生物质有机分子氧化裂解反应中有着独特的优势。

技术领域

本发明涉及生物质化学转化利用领域，具体为一种基于改性H-Beta分子筛的生物质氧化裂解催化剂及制备方法与应用。

背景技术

生物质是地球上存在最广泛的物质，其主要成份——木质素和纤维素每年以约1640亿吨的速度再生，如以能量换算其相当于石油产量的15-20倍。同时，由于生物质是碳中性的，因此与化石资源相比，生物质是来源更为广泛的清洁可再生资源。

生物质的组成单体中大多都存在两个或多个相邻碳原子上含有羟基的结构，该结构类似1,2-二醇这样的结构单元。因此很多生物质的转化，都可从1,2-二醇结构单元的变化入手分析讨论。如果能在温和条件下实现对1,2-二醇的选择性氧化，断裂邻位二醇的C-C键生成对应的醛或酮，使生物质转化成小分子的高附加值产物，则将对生物质的利用产生深远的影响。

中国专利(申请号：201110032160.0)公开了一种使芳基1,2-二醇的C-C键断裂醇羟基转变为酮的氧化工艺。该方法使用液溴作为氧化剂，将2-甲基-1-苯基-1,2-丙二醇、α-(1-羟基环己基)-苯-甲醇、1-(4-甲氧基苯基)-2-甲基-1,2-丙二醇转化为相应的酮。所述氧化剂实现了芳基1,2-二醇的高转化率和高选择性。但由于液溴容易挥发，且有着极强烈的毒害性与腐蚀性，因此无法适应清洁生产的需求。同时由于液溴是均相氧化剂，因此其难以与反应体系分离，不易于回收和再利用。

公开文献Coordination Chemistry Reviews,2015,301-302:147-162.报道了一种使用氧气作为清洁氧化剂，由均相的钒基多金属氧酸盐作为催化剂实现了氢化苯偶姻、苯基乙二醇等1,2-二醇的氧化裂解，将1,2-二醇的C-C键断裂，醇羟基转变为相应的醛或者酯。该方法使用O₂作为清洁的氧化剂，避免了有毒有害氧化剂的使用。公开文献Journal ofMolecular Catalysis A:Chemical,1996,110(3):221-226.；Journal of MolecularCatalysis A:Chemical,2006,243(2):214-220.；Organic Letters,1999,1(5):713-715.；Journal of Molecular Catalysis A:Chemical,2000,156(1):279-281.；The Journal ofOrganic Chemistry,2010,75(7):2321-2326.；Advanced SynthesisCatalysis,2002,344(9):1017-1021.；Catalysis Communications,2008,9(6):1282-1285.；Journal of theAmerican Chemical Society,1988,110(4):1187-1196.等就使用O2作为氧化剂的均相催化体系进行了大量探索。然而这些均相催化剂不具备重复使用性，而且产物选择性较低。

因此，构建具有较高反应活性和选择性，同时反复使用性能优良的新的催化体系则成为一个需要攻克的难点。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于改性H-Beta分子筛的生物质氧化裂解催化剂及制备方法与应用。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：