[發(fā)明專利]一種氨基化多壁碳納米管負(fù)載釕催化劑及其制備與應(yīng)用在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201811489940.6 | 申請日： | 2018-12-06 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN109622011A | 公開（公告）日： | 2019-04-16 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 柳志強(qiáng);張曉健;鄭裕國;李海偉;金利群 | 申請（專利權(quán)）人： | 浙江工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | B01J27/24 | 分類號(hào)： | B01J27/24;C07H1/00;C07H15/04;B82Y40/00;B82Y30/00 |
| 代理公司： | 杭州千克知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246 | 代理人： | 冷紅梅 |
| 地址： | 310014 浙*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 多壁碳納米管 制備 氨基化 催化劑 負(fù)載釕催化劑 金屬釕 還原法 浸漬 催化劑活性 氨基改性 產(chǎn)品純度 催化活性 催化加氫 反應(yīng)催化 負(fù)載效率 高選擇性 金屬分散 麥芽糖醇 強(qiáng)酸處理 親水性能 優(yōu)化條件 制備過程 高分散 功能化 乙二胺 有效地 糖醇 應(yīng)用 | ||
本發(fā)明涉及一種多壁碳納米管負(fù)載釕催化劑，及其制備方法和其在糖催化加氫制備糖醇中的應(yīng)用。本發(fā)明將多壁碳納米管經(jīng)強(qiáng)酸處理以及乙二胺功能化，制備出氨基化的多壁碳納米管(MWCNTs?NH2)，并通過浸漬還原法將金屬釕(Ru)負(fù)載到氨基化多壁碳納米管上，制備出高分散度的氨基化多壁碳納米管負(fù)載釕(Ru/MWCNTs?NH2)催化劑。多壁碳納米管經(jīng)氨基改性后，能有效地改善其表面的親水性能，提高金屬釕的負(fù)載效率和分散程度，增加催化劑的穩(wěn)定性。該催化劑在優(yōu)化條件下能夠?qū)崿F(xiàn)麥芽糖醇的高選擇性制備，具有反應(yīng)催化效率高、產(chǎn)品純度高等優(yōu)點(diǎn)?？傊?，本發(fā)明的催化劑活性金屬分散度高、催化活性高、穩(wěn)定性高，制備過程簡便，利于推廣。
(一)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種氨基化多壁碳納米管負(fù)載釕催化劑，及其制備方法和其在麥芽糖催化加氫制備糖醇中的應(yīng)用。
(二)背景技術(shù)
麥芽糖醇是一種新型功能性糖醇甜味劑。與其他糖醇相比，麥芽糖醇沒有還原性末端，熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好，在高溫條件下長時(shí)間加熱，不會(huì)發(fā)生美拉德反應(yīng)，用于食品制作不會(huì)變色；不易被口腔中微生物利用，可作為防齲齒的添加劑；在體內(nèi)不通過胰島素代謝，不影響血糖，可作為糖尿病人的營養(yǎng)甜味劑和輔助治療劑。近年來麥芽糖醇的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，市場前景十分廣闊。
麥芽糖醇主要通過麥芽糖在高溫、高壓條件下加氫還原來制備。目前，用于麥芽糖加氫的催化劑主要有雷尼鎳和負(fù)載型貴金屬催化劑，然而雷尼鎳催化劑存在表催化活性較低、容易失活、反應(yīng)條件苛刻等缺點(diǎn)；負(fù)載型催化劑常選用加氫性能良好的貴金屬釕作為活性中心，以金屬氧化物為載體，但是由于載體性能不佳，導(dǎo)致負(fù)載型貴金屬催化劑存在金屬分散度不高、穩(wěn)定性差等問題，從而使得生產(chǎn)出的麥芽糖醇的純度不高、質(zhì)量不佳。因此，制備催化活性高、性能穩(wěn)定的新型催化劑，對于麥芽糖醇的生產(chǎn)有十分重要的意義。
專利CN106732566A公布了一種采用浸漬還原法制備的多壁碳納米管外壁負(fù)載金屬釕納米粒子的催化劑，并進(jìn)一步對該催化劑用高溫處理，得到多壁碳納米管腔內(nèi)填充有金屬釕納米粒子的催化劑。該制備過程需要在350-450℃的高溫條件下保溫3-9h，能耗較大，成本較高，并且金屬釕在多壁碳納米管外壁或官腔內(nèi)的分散程度不能有效控制。
專利CN101024181A公開了一種采用化學(xué)還原法和化學(xué)鍍法制備的負(fù)載型催化劑，該催化劑所采用的多孔載體存在機(jī)械強(qiáng)度不高、孔徑分布不均等缺點(diǎn)，在催化麥芽糖加氫的過程中，麥芽糖的轉(zhuǎn)化率介于56-97％之間，催化效率不高，并且選擇性尚不明確。其次，該催化劑在制備過程中采用硼氫化鉀還原劑價(jià)格較高，導(dǎo)致催化劑的制備成本較高。
綜上所述，當(dāng)前用于麥芽糖醇生產(chǎn)工藝的催化劑存在著制備成本較高、催化活性低、選擇性不佳、穩(wěn)定性差等問題。
(三)發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種制備過程簡單、高效，催化活性高、穩(wěn)定性好，利于回收的氨基化多壁碳納米管負(fù)載釕催化劑，及其制備方法和其在麥芽糖催化加氫制備糖醇中的應(yīng)用。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
一種氨基化多壁碳納米管負(fù)載釕催化劑，由如下方法制備獲得：
(1)將多壁碳納米管在濃硫酸和濃硝酸的混合酸中110～120℃恒溫回流12～18h，反應(yīng)完成后過濾，用蒸餾水洗滌至濾液呈中性并烘干，得到羧基化多壁碳納米管，進(jìn)一步將羧基化的多壁碳納米管在乙二胺和縮合劑中處理12～18h，超聲過濾除去雜質(zhì)后，烘干得到氨基化多壁碳納米管；
(2)取氨基化多壁碳納米管加到超純水中，加入三氯化釕、乙二醇，升溫至80～90℃，攪拌回流12～18h后，將反應(yīng)后溶液過濾，用蒸餾水洗滌催化劑至中性，在60～70℃條件下真空烘干，制得所述氨基化多壁碳納米管負(fù)載釕催化劑，即Ru/MWCNTs-NH2催化劑。
所述多壁碳納米管尺寸為：平均內(nèi)徑5～10nm，外徑20～40nm，長度10～30μm。
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