[發明專利]一種過渡金屬天然高分子雜化催化劑及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201810318748.4
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108554451B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 祁海松;周生輝;陳貴嫻;馮曉;王明
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01J31/06
• 分類號: B01J31/06;C07D307/44;C07D307/42;C07C29/14;C07C33/32;C07C33/22;C07C31/125;C07D307/33;C07C29/143;C07C35/08
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 雷月華

本發明屬于雜化催化劑的制備技術領域，具體涉及一種過渡金屬天然高分子雜化催化劑及其制備方法與應用。該方法將木質素與第VB族的過渡金屬鹽溶液進行水熱反應，制備方法簡單，由此獲得的過渡金屬天然高分子雜化催化劑穩定性好，可高效催化醛類、酮類或乙酰丙酸酯類與醇類有機物的轉移氫化反應，其中由醛類制備醇類的轉化率高達84～99％，醇類的選擇性高達80～100％。此外，該催化劑在應用過程中的底物適用性好，反應后易于分離。由于其以木質素為原料，因此該催化劑安全，成本低，可將低價值的木質素高值化，綠色環保，且可循環再生，易于工業化。

技術領域

本發明屬于雜化催化劑的制備技術領域，具體涉及一種過渡金屬天然高分子雜化催化劑及其制備方法與應用。

背景技術

糠醛是一類重要的可再生生物質平臺分子，可以通過催化轉化生產各種高附加值的呋喃衍生物，以及生產液體烷烴和燃料的添加劑。其中糠醇是最具吸引力的產物之一。糠醇作為一種重要的化工原料，主要用于生產恒溫樹脂、耐腐蝕雜化混凝土等，也被廣泛地用作溶劑和重要中間體，例如粘合劑和潤濕劑等。糠醛加氫還原制備糠醇反應在溫和條件下難以發生，催化劑對反應的轉化起到了關鍵作用。目前，工業上采用的糠醛加氫催化劑主要為Cu-Cr系列催化劑，由于該系列催化劑有毒致癌，廢棄后會產生嚴重的環境污染，因此開發高效、環保且可回收的糠醛加氫催化劑具有重要意義。

木質素是陸地上僅次于纖維素的第二大天然高分子化合物。每年來源于制漿造紙廢液和生物乙醇的工業木質素高達4×10⁷～5×10⁷t，然而只有不到10％的木質素得到了有效利用，90％以上的木質素都會被直接燒掉，既污染環境，又浪費資源。可以工業利用的木質素主要來自于制漿造紙工業，主要分為木質素磺酸鹽(主要由亞硫酸鹽酸法造紙紅液濃縮而得或由堿木質素磺化制備)和堿木質素(堿法造紙黑液酸析而得)。其中酸法制漿廢液中的木質素磺酸鹽是工業木質素的主要應用形式，其分子結構中含有大量的磺酸基、羧基、酚羥基等基團。開發工業木質素的高值化應用領域，不僅能推動造紙行業的清潔生產，更有利于解決目前環境污染、資源浪費和能源危機的困境。

發明內容

為克服現有技術的缺點和不足，本發明的首要目的在于提供一種過渡金屬天然高分子雜化催化劑的制備方法。

本發明的另一目的在于提供一種由上述方法制備而得的過渡金屬天然高分子雜化催化劑。

本發明的再一目的在于提供一種上述過渡金屬天然高分子雜化催化劑的應用。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種過渡金屬天然高分子雜化催化劑的制備方法，包括以下步驟：

將木質素和金屬鹽分別溶于水中，得到均一的木質素溶液和金屬鹽溶液，然后將兩種溶液混合，得到均一的懸濁液，進行水熱反應，反應后分離出沉淀，洗滌沉淀至濾液無色透明并呈中性后，干燥沉淀，即得過渡金屬天然高分子雜化催化劑；

所述金屬鹽為第IVB族的過渡金屬鹽。

優選的，所述的過渡金屬鹽為鋯鹽或鉿鹽。

優選的，所述的木質素為木質素磺酸鈉、木質素磺酸鈣、堿性木質素或磺化木質素。

優選的，所述的過渡金屬鹽為硫酸鹽、硝酸鹽或氯化物。

更優選的，所述的過渡金屬鹽為四氯化鋯、二氯氧鋯、硫酸鋯、硝酸鋯、氯化鉿、氧氯化鉿、硫酸鉿或硝酸氧鉿。

優選的，所述的木質素溶液的濃度為5～50wt.％。

優選的，所述的金屬鹽溶液的濃度為5～50wt.％。

優選的，所述的懸濁液中，木質素與金屬鹽的質量比為10:1～1:10。

更優選的，所述的懸濁液中，木質素與金屬鹽的質量比為1:1。