[發明專利]用于木質素加氫解聚的分子篩負載釩基催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201710135115.5
• 申請日: 2017-03-09
• 公開（公告）號: CN107008489B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 歐陽新平;朱媛;邱學青;楊東杰;趙麗莎
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01J29/48
• 分類號: B01J29/48
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 許菲菲

本發明公開了用于木質素加氫解聚的分子篩負載釩基催化劑及其制備方法；該制備方式是將偏釩酸銨加入水中，再加入草酸；慢速攪拌2‐5min；加入ZSM‐5分子篩載體，攪拌10‐15min，使混合均勻呈現亮黃色泥狀物；加入氨水，攪拌30‐45min；每克ZSM‐5分子篩加入氨水0.2‐1.4mL；所得產物于60‐65℃烘箱中過夜，充分浸漬；將浸漬好的產物升溫到100‐120℃，干燥12h，升溫到500～650℃，焙燒。本發明制備工藝簡單、安全、易于控制，制作成本較低，氫解木質素的分子篩負載金屬催化劑具有粒徑小、比表面積大、熱穩定性好的特點，催化效果好，在木質素的氫解反應中具有較高的催化活性。

技術領域

本發明屬于固體催化劑的制備領域，涉及分子篩催化劑及其制備方法，尤其涉及一種分子篩負載金屬型催化劑的制備方法。

背景技術

目前，在生物質的轉化利用過程中，纖維素、半纖維素的水解反應及應用已經取得了突破性的進展，成為了眾多科學家研究的熱點領域。而生物質中富含苯環的可再生的木質纖維素的降解轉化和應用仍然是生物質轉化利用的難題，需要特別指出的是催化劑在木質素降解后高值化利用中均起著至關重要的作用，是制約其順利進行的核心和關鍵。

傳統的催化劑大都是一些金屬氧化物或鹽如：CuO、Fe₂(SO₄)₃、FeCl₃、ZnO、ZnSO₄等，這些金屬催化劑不僅催化活性較低，而且還存在著應用范圍窄等缺點。為了克服上述金屬催化劑的不足，活性炭負載型過渡金屬催化劑如Pt/C、Pd/C等，SiO₂、Al₂O₃負載型催化劑如：MoS₂/SiO₂、MoP/SiO₂、MoN/SiO₂等和雜多酸等固體酸催化劑等也逐漸被人們應用到生物質的轉化和利用的過程中。但是，這些固體催化劑的制備程序十分繁雜，而且原料比較昂貴，遠不能達到大規模生產的要求。另外，目前研究比較廣泛的碳基固體酸催化劑基本上都是以葡萄糖和纖維素作為原料制得，制備過程復雜，而且它們的組成結構及物理性質與木質素存在一定的相似性，與生物質轉化利用后的殘渣也十分相似，既增加木質素降解產物的不確定性，也致使碳基固體酸的分離和回收利用比較困難。

近年來，采用多孔、高比表面積的ZSM‐5分子篩作為載體研究的越來越多。中國發明專利申請CN 1806917A公開了ZSM‐5系列催化劑的活化及其催化碳四烷烴裂解生產低碳烯烴的方法。采用無機鹽、無機酸和有機酸對ZSM‐5進行熱交換和熱焙燒處理改性后利用，解決了碳四烷烴催化裂解溫度較高、常用催化劑的性質難以滿足需要的難題，使得裂解產物中三烯(乙烯、丙烯或丁烯)收率高達65％。中國發明專利申請CN 105597809A公開了一種用于甲烷化反應的ZSM‐5負載過渡金屬催化劑及其制備方法。采用的載體為高比表面積ZSM‐5分子篩，負載過渡金屬鹽為鐵鹽、鎳鹽、鍺鹽、鈀鹽等，使得載體承載率更高，金屬分布均勻性更好，具有較高水熱穩定性、較好低溫活性和較好的選擇性，可以使得從燃料電池重整器的CO得到有效的清除。中國發明專利申請CN 103787368A公開了介孔ZSM‐5沸石、介孔ZSM‐5沸石負載金屬硫化物催化劑的制備方法及其應用。以介孔ZSM‐5沸石為載體制得介孔ZSM‐5沸石負載金屬硫化物催化劑，應用在4，6‐二甲基二苯并噻吩加氫脫硫和正葵烷的加氫裂化反應中，可大大提高原料轉化率至90％以上。中國發明專利申請CN 105597809A公開了一種改性ZSM‐5分子篩催化劑的制備方法，提供一種能提高甲醇低溫轉化率和低碳烯烴選擇性，使用壽命長的改性ZSM‐5分子篩催化劑的制備方法。主要采取各種金屬元素浸漬或摻雜、酸堿或高溫水熱脫硅脫鋁等方法對ZSM‐5分子篩進行改性。在甲醇制低碳烯烴(MTO)工藝反應溫度(430‐550℃)下，改性后的ZSM‐5分子篩具有高達100％的甲醇轉化率和高達89％的目標產物選擇性。