一种催化氧化多元醇制备羟基酸的催化剂及其方法技术

一种常温催化氧化多元醇的催化剂及其方法和应用。本申请的催化剂为一种常温催化氧化多元醇的单原子催化剂，其中：所述催化剂活性组分为原子分散级别的Pt；催化剂的载体为体为羟基磷灰石(HAP)、活性炭、和/或氧化锆；Pt的质量分数负载量为0.1％

【技术实现步骤摘要】
一种催化氧化多元醇制备羟基酸的催化剂及其方法


[0001]本申请属于化学催化
，具体涉及一种催化氧化多元醇制备羟基酸的催化剂。

技术介绍

[0002]低碳羟基酸，如乙醇酸，乳酸，酒石酸，3
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羟基丙酸，甘油酸，丙酮酸等等，是一类重要的化工原料、医药中间体以及功能添加剂，已广泛应用于医药化妆品、有机合成、清洗清洁、食品添加剂、有机聚合等等领域，具有绿色无污染，易降解，效能高等优点，应用前景广阔。然而因为其合成受限，现在的化工领域很难将其工业化。
[0003]目前的合成方法普遍有以下几类：生物发酵法，生产速度慢，生产效率，低产物难分离；羧酸衍生物(如腈，酸酐，卤化物等)的水解，原料成本高，同时水解普遍需要强酸强碱对设备和工艺的要求较高；低碳醛的羰基化，原料多为化石能源，且生产过程不环保。
[0004]从生物质能源转化而来的多元醇具有绿色易得等优点，经过简单氧化就能得到相应的羟基酸。在水相条件下，由于多元醇的螯合作用，负载的贵金属团簇特别是Pt，在长期反应过程中容易浸出，而这些催化剂的催化性能和原子利用率还有待提高，这极大地阻碍了绿色氧化工艺的进一步工业化。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种多元醇制备羟基酸的单原子催化剂，该催化剂活性位均匀、原子利用率最高、协调环境稳定。在碱性环境中，提高多元醇的转化率，且能有效提高羟基酸的选择性。
[0006]本申请的再一个目的在于提供一种多元醇制备羟基酸的单原子催化剂的制备方法。
[0007]一种多元醇制备羟基酸的单原子催化剂，包括活性组分、载体；活性组分包括Pt元素，载体包括羟基磷灰石(HAP)和/或氧化锆，所述活性组分的负载量在0.5wt％
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1.5wt％。
[0008]这种催化剂的活性位均匀，且长时间使用，其催化活性仍然保持良好，进而较大程度的提高了羟基酸的选择性。
[0009]一种多元醇制备羟基酸的单原子催化剂，将含有Pt金属物质的溶液与载体前驱体混合，得到混合溶液，混合溶液在载体的结晶经干燥、焙烧后得到改性载体；
[0010]将含有Pt元素的物质负载在改性载体上，得到多元醇制备羟基酸的单原子催化剂。
[0011]该合成方法工艺简单，制备的催化剂活性位均匀、活性原子利用率最高。
附图说明
[0012]图1为不同负载量的Pt负载在HAP上的HAADF
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STEM图。
具体实施方式
[0013]下面对本申请的一种多元醇制备羟基酸的单原子催化剂进一步详细叙述。并不限定本申请的保护范围，其保护范围以权利要求书界定。某些公开的具体细节对各个公开的实施方案提供全面理解。然而，相关领域的技术人员知道，不采用一个或多个这些具体的细节，而采用其他的材料等的情况也可实现实施方案。
[0014]除非上下文另有要求，在说明书以及权利要求书中，术语“包括”、“包含”应理解为开放式的、包括的含义，即为“包括，但不限于”。
[0015]在说明书中所提及的“实施方案”、“一实施方案”、“另一实施方案”或“某些实施方案”等是指与所述实施方案相关的所描述的具体涉及的特征、结构或特性包括在至少一个实施方案中。因此，“实施方案”、“一实施方案”、“另一实施方案”或“某些实施方案”没有必要均指相同的实施方案。且，具体的特征、结构或者特性可以在一种或多种实施方案中以任何的方式相结合。说明书中所揭示的各个特征，可以任何可提供相同、均等或相似目的的替代性特征取代。因此除有特别说明，所揭示的特征仅为均等或相似特征的一般性例子。
[0016]下面结合具体实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则所有的百分数、比率、比例、或份数按重量计。
[0017]本申请中，溶液的浓度单位“M”表示mol/L。
[0018]在本申请中，多元醇实质含有两个以上羟基的醇类物质。
[0019]本申请中，目标产物羟基酸主要指将多元醇反应物一个羟基氧化为羧酸的产物。
[0020]本申请的多元醇制备羟基酸的单原子催化剂，包括活性组分、载体；活性组分包括Pt元素，载体包括羟基磷灰石(HAP)、和/或氧化锆等，所述活性组分的负载量在0.1wt％
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1.5wt％。
[0021]该体系贵金属都是用还原态单质的催化效果好。
[0022]在某些实施方式中，所述Pt金属的负载量为0.1wt％
‑
1wt％。
[0023]在某些实施方式中，所述Pt金属的负载量为0.1wt％或0.3wt％。
[0024]在某些实施方式中，所述的载体包括羟基磷灰石(HAP)。
[0025]在本申请的单原子催化剂，Pt负载在羟基磷灰石(HAP)上，增强了载体和活性组分Pt之间的强相互作用，通过调控低负载量形成单原子Pt颗粒，大幅减少Pt团簇的生成，且表现出催化活性仍然保持良好，较大程度的提高了羟基酸的选择性。
[0026]在某些实施方式中，所述的多元醇包括1,2
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丙二醇、1,2
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丁二醇、乙二醇或甘油。
[0027]在某些实施方式中，通过水热法将Pt负载在羟基磷灰石(HAP)上。本申请的Pt/HAP催化剂不仅仅催化性能好，稳定好，反复多次使用，仍然可以保持很好的催化性能。
[0028]另一方面，一种多元醇制备羟基酸的单原子催化剂的制备方法，包括：
[0029]载体前驱体与含有Pt元素的可溶性溶液混合，得到混合溶液1；调节混合溶液1为碱性，反应后得到混合溶液2；混合溶液2吸出晶体，晶体经水洗、干燥后得到催化剂。
[0030]在某些实施方式中，所述的载体前驱体包括：含有钙元素的可溶性盐类物质以及含磷的可溶性盐。
[0031]在某些实施方式中，一种多元醇制备羟基酸的单原子催化剂，包括：
[0032](1)含磷元素的可溶性盐与含有Pt元素的可溶性溶液混合，得到溶液A；
[0033](2)含钙元素的可溶性盐与溶液A混合，得到混合溶液1；
[0034](3)调节混合溶液1为碱性，反应后得到混合溶液2；混合溶液2吸出晶体，晶体经水洗、干燥后得到催化剂。
[0035]在本申请中的催化剂，先将磷元素溶液与Pt元素混合，然后再与钙元素的溶液混合，是通过水热法一步成型，在结晶过程中，形成HAP，且将活性Pt引入HAP中，表现出很好的催化氧化多元醇的性能。
[0036]换而言之，本申请是原位合成的方法制备单原子Pt/HAP催化剂，在原位锚定过程中，羟基磷灰石(HAP)支撑对孤立的Pt原子提供了足够的稳定性。由于PO
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在HAP中与O的强配位以及Pt
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O
HAP
的诱导协同作用，该Pt/HAP催化剂对低碳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多元醇制备羟基酸的催化剂，包括活性组分、载体；活性组分包括Pt元素，载体为羟基磷灰石和/或氧化锆，所述活性组分的负载量在0.1wt％
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1.5wt％；优选，所述Pt金属的负载量为0.1wt％
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1wt％。2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述的载体包括羟基磷灰石；优选的，所述的催化剂通过水热法结晶制备而成；更优选，所述Pt金属的负载量为0.1wt％或者0.3wt％。3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其特征在于，所述的多元醇包括1,2
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丙二醇、1,2
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丁二醇、乙二醇或者甘油。4.一种权利要求1所述的多元醇制备羟基酸的催化剂的制备方法，包括：载体前驱体与含有Pt元素的可溶性溶液混合，得到混合溶液1；调节混合溶液1为碱性，反应后得到混合溶液2；混合溶液2吸出晶体，晶体经水洗、干燥后得到催化剂；优选的，述的载体前驱体包括：含有钙元素的可溶性盐类物质以及含磷的可溶性盐。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，加碱液调节混合溶液1的pH为12；优选的，所述的碱液包括氨水。6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，包括：(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫昊，孟凡宇，周鑫，刘熠斌，陈小博，冯翔，杨朝合，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：