System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种用于山梨醇脱水制异山梨醇反应的改性分子筛催化剂及其制备方法和应用技术_技高网

一种用于山梨醇脱水制异山梨醇反应的改性分子筛催化剂及其制备方法和应用技术

技术编号:43491513 阅读:10 留言:0更新日期:2024-11-29 17:00
本发明专利技术属于催化化学技术领域,公开了一种用于山梨醇脱水制异山梨醇反应的改性分子筛催化剂及其制备方法和应用。改性分子筛催化剂以β分子筛为载体,β分子筛上负载有双金属离子和离子液体,所述改性分子筛催化剂的B酸与L酸的比值为0.02~1.0。改性分子筛催化剂的制备方法,包括以下步骤:向双金属离子盐溶液中加入离子液体于20~80℃下搅拌2h,通过等体积浸渍法将其负载到β分子筛上,干燥后于550℃下焙烧4~8h得到改性分子筛催化剂。本发明专利技术的改性分子筛采用金属盐溶液和离子液体复合改性,在提高催化活性的同时,提高了催化剂的抗结焦性能,使其具备了良好的重复性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于催化化学,具体涉及一种用于山梨醇脱水制异山梨醇反应的改性分子筛催化剂及其制备方法和应用


技术介绍

1、山梨醇是一种可持续平台化学品,其衍生物异山梨醇在制药、表面活性剂以及聚合物改性等领域有着广泛应用。异山梨醇具有独特的化学特性和显著的环保优势,适应了双碳目标的要求和环境保护的需要,将会成为生产精细化学品和可生物降解聚合物的核心生物基组成部分之一。

2、山梨醇直接环脱水制备异山梨醇涉及两步,在酸催化剂的作用下,山梨醇首先经历脱水反应,生成主要的中间产物1,4-失水山梨醇。随后1,4-失水山梨醇进一步脱水,最终转化为目标产物异山梨醇,反应路径如下:

3、

4、山梨醇脱水制备异山梨醇的难点在于脱水程度的不确定性,从而造成异山梨醇选择性较低,催化剂是该反应的关键。该反应一般在液体酸催化剂的作用下进行,而液体酸催化剂有着易腐蚀设备、产物分离困难、固废量大、难以循环利用等缺点。

5、非均相固体酸催化剂相对传统液体酸催化剂具有诸多优势,包括易于分离、可循环利用、环境友好等,这些特性使得固体酸催化剂在工业应用中更具吸引力。现有的山梨醇脱水制异山梨醇的固体催化剂如金属磷酸盐、分子筛等,大多在较高的反应温度下使用,会产生大量的副产物,且固体酸催化剂活性及稳定性差、结焦严重。因此高效可回收且性能优异的固体酸催化剂的开发是关键,通过不断改进和优化催化剂的设计,增强其催化活性和选择性,可进一步提升异山梨醇的生产效率并降低其生产成本。


技术实现思路

<p>1、针对现有技术中的问题,本专利技术公开一种用于山梨醇脱水制异山梨醇反应的改性分子筛催化剂及其制备方法和应用。

2、为了实现本专利技术的上述目的,特采用以下技术方案:

3、一种用于山梨醇脱水制异山梨醇反应的改性分子筛催化剂,改性分子筛催化剂以β分子筛为载体,β分子筛上负载有双金属离子和离子液体;所述双金属离子中第一金属离子为sn4+,第二金属离子为nb5+、ta5+、fe3+、al3+、ca2+、mg2+、ce2+中的一种;所述离子液体为咪唑类、季铵类、吡啶类中的一种,其中阴离子为氯离子、溴离子、四氢硼酸根、六氟磷酸根中的一种;所述改性分子筛催化剂的b酸与l酸的比值为0.02~1.0。

4、其中离子液体优选为1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐中的一种。

5、一种用于山梨醇脱水制异山梨醇反应的改性分子筛催化剂的制备方法,包括以下步骤:向双金属离子盐溶液中加入离子液体于20~80℃下搅拌2h,通过等体积浸渍法将其负载到β分子筛上,干燥后于550℃下焙烧4~8h得到改性分子筛催化剂。

6、所述双金属离子盐溶液中第一金属离子的浓度为0.05~1mol/l,第二金属离子的浓度为0.05~1mol/l。

7、分子筛与离子液体的质量比为(20~200):1。

8、其中等体积浸渍的温度为40℃、时间为2h。

9、干燥条件为110℃过夜干燥。

10、一种山梨醇脱水制异山梨醇的方法,具体为:在改性分子筛催化剂的作用下,山梨醇进行醚化反应脱水制备异山梨醇。

11、改性分子筛催化剂和山梨醇的质量比为1:(10~20)。

12、作为优选:改性分子筛催化剂和山梨醇的质量比为1:15。

13、反应温度为170~180℃,反应时间为5~6h。

14、有益效果:

15、(1)本专利技术改性分子筛催化剂对醚化反应有着良好的催化效果,在山梨醇分子内脱水成环的过程中,具有耐高温性好、选择性佳、可再生的优点。分子筛催化剂通过金属盐溶液改性,能够改善催化剂表面的酸性质,通过离子液体改性,进一步调控催化活性中心局部微环境,在反应物的扩散过程中提供更多结合位点,起到了良好的催化作用。与未改性的β分子筛相比,改性分子筛经过双金属离子和离子液体复合改性后,l酸的吸收峰相对增强,其表面l酸性位点的数量增加,改性分子筛表面存在较高浓度的l酸性位点,提高了催化性能。

16、(2)采用离子液体改性,实现了金属活性中心的高度分散,使金属活性中心能够更加均匀地负载于催化剂表面。离子液体的存在,能够实现催化剂活性中心局部微环境亲疏水性调控,有利于反应物及产物的内外扩散,提高了传质效率。

17、(3)金属盐溶液和离子液体复合改性,在提高催化剂催化活性的同时,提高了催化剂的抗结焦性能,使其具备了良好的重复性能,改性分子筛催化剂经5次重复测试,山梨醇的转化率仍能达到100%,异山梨醇的收率虽有小幅下降,但整体而言,经吡啶红外光谱分析确认催化剂结构和表面酸性位点在回收后保持稳定,表明该催化剂具有良好的重复使用潜力。

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【技术保护点】

1.一种用于山梨醇脱水制异山梨醇反应的改性分子筛催化剂,其特征在于,所述改性分子筛催化剂以β分子筛为载体,β分子筛上负载有双金属离子和离子液体;

2.一种权利要求1所述的改性分子筛催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:向双金属离子盐溶液中加入离子液体于20~80℃下搅拌2h,通过等体积浸渍法将其负载到β分子筛上,干燥后于550℃下焙烧4~8h得到改性分子筛催化剂。

3.根据权利要求2所述的改性分子筛催化剂的制备方法,其特征在于,所述双金属离子盐溶液中第一金属离子的浓度为0.05~1mol/L,第二金属离子的浓度为0.05~1mol/L。

4.根据权利要求2所述的改性分子筛催化剂的制备方法,其特征在于,所述分子筛与离子液体的质量比为(20~200):1。

5.一种山梨醇脱水制异山梨醇的方法,其特征在于,具体为:在权利要求1制备的改性分子筛催化剂的作用下,山梨醇进行醚化反应脱水制备异山梨醇。

6.根据权利要求5所述的山梨醇脱水制异山梨醇的方法,其特征在于,改性分子筛催化剂和山梨醇的质量比为1:(10~20)。

<p>7.根据权利要求6所述的山梨醇脱水制异山梨醇的方法,其特征在于,改性分子筛催化剂和山梨醇的质量比为1:15。

8.根据权利要求5所述的山梨醇脱水制异山梨醇的方法,其特征在于,反应温度为170~180℃,反应时间为5~6h。

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【技术特征摘要】

1.一种用于山梨醇脱水制异山梨醇反应的改性分子筛催化剂,其特征在于,所述改性分子筛催化剂以β分子筛为载体,β分子筛上负载有双金属离子和离子液体;

2.一种权利要求1所述的改性分子筛催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:向双金属离子盐溶液中加入离子液体于20~80℃下搅拌2h,通过等体积浸渍法将其负载到β分子筛上,干燥后于550℃下焙烧4~8h得到改性分子筛催化剂。

3.根据权利要求2所述的改性分子筛催化剂的制备方法,其特征在于,所述双金属离子盐溶液中第一金属离子的浓度为0.05~1mol/l,第二金属离子的浓度为0.05~1mol/l。

4.根据权利要求2所述的改性分...

【专利技术属性】
技术研发人员:王新承李慧王蕾张焕杰
申请(专利权)人:北京石油化工学院
类型:发明
国别省市:

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