多酸耦合多功能固体酸催化剂及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115920877A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211547258.4(22)申请日2022.12.05(71)申请人南京工业大学地址211899江苏省南京市浦珠南路30号(72)发明人唐旭王芬芬吴家贤张富强魏石康沈永康(74)专利代理机构北京冠榆知识产权代理事务所(特殊普通合伙)11666专利代理师孟培(51)Int.Cl.B01J23/20(2006.01)C07C51/00(2006.01)C07C59/08(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图2页(54)发明名称多酸耦合多功能固体酸催化剂及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开多酸耦合多功能固体酸催化剂及其制备方法和应用，催化剂的化学结构式为LnaNbbOx,Ln为镧系金属元素中的一种或两种；镧系金属元素Ln的物质的量a与铌元素的物质的量b二者之比为1～3:1，x为4～7。其制备方法：向过氧化氢溶液中加入水合五氧化二铌混匀后置于冰水浴中，并加入氨水；反应得到(NH4)3[Nb(O2)4]；将(NH4)3[Nb(O2)4]加入到镧系金属硝酸盐水溶液中，充分反应后于室温下陈化，抽滤、分离干燥得到固体产物；将固体产物煅烧即可。利用该固体酸催化剂水解生物质原料制乳酸。本发明可以解决现有催化剂在催化生物质原料制乳酸时，乳酸产率低、循环稳定性差等问题。CN115920877ACN115920877A权利要求书1/1页1.多酸耦合多功能固体酸催化剂，其特征在于，化学结构式为LnaNbbOx,Ln为镧系金属元素中的一种或两种；镧系金属元素Ln的物质的量a与铌元素的物质的量b二者之比为1～3:1，x为4～7。2.多酸耦合多功能固体酸催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)、向过氧化氢溶液中加入水合五氧化二铌Nb2O5·nH2O混匀，得到混合体系A；将混合体系A置于冰水浴中，并向混合体系A中加入氨水进行反应，反应结束后，将得到的反应产物依次进行洗涤和干燥后，得到(NH4)3[Nb(O2)4]；步骤(2)、将(NH4)3[Nb(O2)4]加入到镧系金属硝酸盐水溶液中，剧烈搅拌混合使其充分反应，反应结束后得到混合体系B；将混合体系B于室温下陈化后，依次进行抽滤和分离；将分离得到的沉淀物干燥，得到固体产物；步骤(3)、将固体产物进行煅烧，煅烧结束后随炉冷却，即得到多酸耦合多功能固体酸催化剂；多酸耦合多功能固体酸催化剂的化学结构式为LnaNbbOx,Ln为镧系金属元素中的一种或两种；镧系金属元素Ln的物质的量a与铌元素的物质的量b二者之比为1～3:1，x为4～7。3.根据权利要求2所述的多酸耦合多功能固体酸催化剂制备方法，其特征在于，步骤(1)中，过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为20～30wt％；混合体系A中水合五氧化二铌Nb2O5·nH2O的浓度为0.15～0.65mol/L，n的取值为2～5；氨水中NH3的质量分数为20～30wt％；氨水与过氧化氢溶液的体积之比为1：(2～8)；反应时间为5～10min。4.根据权利要求3所述的多酸耦合多功能固体酸催化剂制备方法，其特征在于，步骤(1)中，过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为30wt％；混合体系A中水合五氧化二铌Nb2O5·nH2O的浓度为0.156mol/L；氨水中NH3的质量分数为28wt％；氨水与过氧化氢溶液的体积之比为1：8；反应时间为10min。5.根据权利要求2所述的多酸耦合多功能固体酸催化剂制备方法，其特征在于，步骤(2)中，镧系金属硝酸盐水溶液中镧系金属离子的物质的量浓度为0.3～0.65mol/L；镧系金属硝酸盐为La(NO3)3、Ce(NO3)3、Pr(NO3)3、Sm(NO3)3、Eu(NO3)3、Gd(NO3)3、Tb(NO3)3、Dy(NO3)3、Ho(NO3)3、Er(NO3)3、Tm(NO3)3或Yb(NO3)3中的一种或两种；镧系金属硝酸盐与水合五氧化二铌Nb2O5·nH2O二者物质的量之比为2:1。6.根据权利要求2所述的多酸耦合多功能固体酸催化剂制备方法，其特征在于，步骤(2)中，陈化时间为2～5h，沉淀物的干燥温度为70～85℃，干燥时间为8～12h。7.根据权利要求6所述的多酸耦合多功能固体酸催化剂制备方法，其特征在于，步骤(2)中，陈化时间为3h，沉淀物的干燥温度为80℃，干燥时间为10h。8.根据权利要求2所述的多酸耦合多功能固体酸催化剂制备方法，其特征在于，步骤(3)中，将固体产物放入马弗炉中，以5℃/min的升温速率随炉升温至200～1200℃进行恒温煅烧，煅烧时间为3～6h。9.多酸耦合多功能固体酸催化剂的应用，其特征在于，利用如权利要求1所述的多酸耦合多功能固体酸催化剂将生物质