[發明專利]一種采用金屬負載型Nb2O5催化劑對木質素基酚類化合物加氫脫氧的方法

在審

• 申請號: 201711146268.6
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN107903144A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 劉靜;雷建都
• 申請（專利權）人: 北京林業大學
• 主分類號: C07C1/20
• 分類號: C07C1/20;B01J23/648;C07C15/04;C07C15/06
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(一)技術領域

本發明提供一種采用金屬負載型Nb₂O₅催化劑對木質素基酚類化合物加氫脫氧的方法，屬于催化加氫脫氧技術領域。

(二)背景技術

木質素是一種天然的、具有三維結構的芳香族高分子聚合物，由多個苯丙烷結構單元組成(包括對羥苯基丙烷、愈創木基丙烷、丁香基丙烷等)。由于木質素結構穩定，一般難以直接高效地轉化為碳氫燃料。目前常用兩步法的木質素煉制利用路線，即先將木質素定向解聚或催化液化為酚類化合物(苯酚、愈創木酚、丁香酚等)，然后經加氫脫氧(Hydrodeoxygenation，HDO)將酚類化合物轉化為以環烷烴和多烷基取代苯為主要成分的碳氫化合物，從而實現從木質素經酚類平臺化合物向碳氫燃料的轉換。

目前，木質素基酚類化合物的加氫脫氧主要是采用貴金屬、硫化的鎳基及鈷鉬基負載型催化劑。例如D.Gao等人(Gao,D.,C.Schweitzer,H.T.Hwang,A.Varma.Conversion of guaiacol on noble metal catalysts:reaction performance and deactivation studies[J].Industrial&Engineering Chemistry Research,2014,53(49):18658-18667)采用活性炭分別負載Pt、Pd、Rh和Ru四種貴金屬，對酚類模型化合物愈創木酚進行加氫脫氧，結果表明Pt/C活性最高，但是貴金屬催化劑價格高，難以實現工業應用；而V.Itthibenchapong等人(Itthibenchapong,V.,C.Ratanatawanate,M.Oura,K.Faungnawakij.A facile and low-cost synthesis of MoS₂for hydrodeoxygenation of phenol[J].Catalysis Communications,2015,68:31-35)分別采用MoS₂、Ni-MoS₂、Ni-MoS₂/Al₂O₃作為催化劑，對酚類模型化合物苯酚進行加氫脫氧，所有的硫化催化劑均呈現很好的選擇性，但是硫化過程中產生的硫化氫具有腐蝕性和毒性，對設備、環境和人體健康都有危害，此外，硫化催化劑中硫元素的滲出也會引起催化劑的失活，同時影響反應產物的質量。所以，開發非硫化非貴金屬的催化劑已成為木質素基酚類化合物加氫脫氧反應的研究熱點。

本發明將Nb₂O₅作為載體，負載貴金屬(例如釕、銠、鈀、鉑等)，得到金屬負載型Nb₂O₅催化劑，可以用來對木質素基酚類化合物(苯酚、愈創木酚、甲酚等)進行加氫脫氧反應。

(三)發明內容

本發明一種采用金屬負載型Nb₂O₅催化劑對木質素基酚類化合物加氫脫氧的方法，具體包括以下步驟：

(1)稱取溴化十六烷基三甲銨(CTAB)溶于無水乙醇中，配置成質量濃度為4～8％的溶液，在20～50℃條件下攪拌10～30min，得到CTAB溶液。

(2)稱取0.1～0.5mol的鈮源20～60ml，緩慢滴加至步驟(1)得到的CTAB溶液中，在20～50℃條件下攪拌30～90min，然后在溫度為140～180℃下水熱處理12～48h后，進行離心處理，離心分離的速度為4000～6000rpm，時間為5～15min，得到沉淀物。

步驟(2)中所述的鈮源為酒石酸鈮、硝酸鈮、五氯化鈮中的一種。

(3)將步驟(2)中得到的沉淀物依次使用去離子水和無水乙醇分別洗滌2～4次，然后在溫度為30～70℃下真空干燥8～24h，最后在300～700℃下焙燒3～7h，即得到Nb₂O₅載體。

(4)將貴金屬鹽溶液用水溶解后浸漬在步驟(3)得到的Nb₂O₅載體上，負載量為1～3％，然后放入烘箱中干燥8～24h，溫度為80～120℃，最后在10％的氫氣-氬氣中還原2～4h，溫度為350～450℃，得到金屬負載型Nb₂O₅催化劑。

步驟(4)中所述的貴金屬鹽為硝酸釕、氯化銠、硝酸鈀、氯化鉑中的一種。