[發(fā)明專利]一種用于5-羥甲基糠醛選擇性加氫反應(yīng)的銅催化劑及其制備方法和應(yīng)用在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201910037808.X | 申請日： | 2019-01-16 |
| 公開（公告）號： | CN109794244A | 公開（公告）日： | 2019-05-24 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 左建良;張慶釷;劉自力 | 申請（專利權(quán)）人： | 廣州大學(xué) |
| 主分類號： | B01J23/72 | 分類號： | B01J23/72;C07D307/42;C07D307/36 |
| 代理公司： | 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245 | 代理人： | 桂婷;裘暉 |
| 地址： | 510006 廣東省廣*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 銅催化劑 羥甲基糠醛 選擇性加氫反應(yīng) 制備方法和應(yīng)用 熱處理 制備 選擇性催化劑 選擇性加氫制 催化劑材料 二甲基呋喃 水熱法合成 選擇性調(diào)控 定向調(diào)控 復(fù)合活性 高選擇性 高活性 前驅(qū)體 加氫 甲醇 呋喃 催化劑 生產(chǎn) | ||
本發(fā)明屬于催化劑材料制備領(lǐng)域，公開了一種用于5?羥甲基糠醛選擇性加氫反應(yīng)的銅催化劑及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明以水熱法合成MOF?199作為前驅(qū)體，然后通過熱處理，制備Cu/Cu2O復(fù)合活性銅催化劑。本發(fā)明主要通過控制熱處理時的氣氛種類和含量，定向調(diào)控銅催化劑中的Cu2O含量，進(jìn)而選擇性調(diào)控5?羥甲基糠醛選擇性催化劑加氫的產(chǎn)物為2,5?呋喃二甲醇(DMF)或2,5?二甲基呋喃(DHMF)，以滿足生產(chǎn)需要。本發(fā)明操作簡單，銅高度均勻分散，在選擇性加氫制取DMF和DHMF時，5?羥甲基糠醛的轉(zhuǎn)化率均能達(dá)100％，DMF的選擇性高達(dá)90％，DHMF的選擇性高達(dá)85％，催化劑具有高活性，高選擇性特點(diǎn)。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于催化劑材料制備領(lǐng)域，特別涉及一種用于5-羥甲基糠醛選擇性加氫反應(yīng)的銅催化劑及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)
近年來，出于對化石能源用盡的擔(dān)憂，人們開始關(guān)注各種可再生能源，其中就包括生物質(zhì)可再生能源，可由木質(zhì)素和纖維素制備的5-羥甲基糠醛，簡稱HMF，是可再生能源生物質(zhì)資源利用的熱點(diǎn)。5-羥甲基糠醛(HMF)，因其重要的平臺性，及其大量高附加值的衍生物，而備受科研工作者關(guān)注，同時它也被認(rèn)為是聯(lián)系生物質(zhì)與化石能源的關(guān)鍵橋梁。5-羥甲基糠醛的催化加氫的下游產(chǎn)物中，包括有2,5-二甲基呋喃(DMF)、乙酰丙酸乙酯、5-乙氧基甲基糠醛和長鏈烷烴等高品質(zhì)的液體燃料。其中，選擇性催化加氫得到的重要中間體2,5-呋喃二甲醇(DHMF)和高品質(zhì)液體燃料2,5-二甲基呋喃最為引人注目，2,5-二甲基呋喃被科研工作者公認(rèn)為是一種富有發(fā)展前景的新型液體生物燃料，與目前常見的生物燃料乙醇相比，DMF具有高能量密度、高辛烷值、不易揮發(fā)和易溶于汽油等優(yōu)點(diǎn)。基于這些優(yōu)點(diǎn)，使得DMF在液體生物能源領(lǐng)域中受到大量科研工作者的關(guān)注，成為能源領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。而DMF不僅是重要的醫(yī)藥農(nóng)藥中間體，還可以廣泛應(yīng)用可降解高分子材料的合成，例如樹脂，聚合物和人造纖維等。
在對5-羥甲基糠醛的選擇性催化加氫中，貴金屬催化劑在較低溫度較低壓力下就可以表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能，但一般要求貴金屬的負(fù)載量較高，致使DMF和DHMF的生產(chǎn)成本較高。
銅催化劑作為貴金屬催化劑的替代品，因其價格低廉及良好的催化加氫活性，而被眾多學(xué)者研究。然而銅催化劑仍存在許多問題，如活性低，要求更高的加氫溫度和壓力，反應(yīng)成本增加，高溫條件下銅顆粒的團(tuán)聚，銅分散性下降，導(dǎo)致催化劑壽命縮短等。
綜上所述，開發(fā)一種方法簡單，成本低廉且具有高催化活性的非貴金屬多相催化劑具有重要的意義。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種用于5-羥甲基糠醛選擇性加氫反應(yīng)的銅催化劑的制備方法。
本發(fā)明另一目的在于提供上述方法制備的用于5-羥甲基糠醛選擇性加氫反應(yīng)的銅催化劑。該催化劑可以使5-羥甲基糠醛選擇性加氫合成2,5-呋喃二甲醇或2,5-二甲基呋喃。
本發(fā)明的再一目的在于提供上述用于5-羥甲基糠醛選擇性加氫反應(yīng)的銅催化劑在5-羥甲基糠醛選擇性加氫制備2,5-呋喃二甲醇或2,5-二甲基呋喃中的應(yīng)用。
本發(fā)明的目的通過下述方案實(shí)現(xiàn)：
一種用于5-羥甲基糠醛選擇性加氫反應(yīng)的銅催化劑的制備方法，包括以下制備步驟：
(1)將三水硝酸銅和均苯三甲酸分別溶于溶劑中得到硝酸銅溶液和均苯三甲酸溶液，再將硝酸銅溶液加入均苯三甲酸溶液中，混合均勻后得到混合液，然后將混合液經(jīng)水熱反應(yīng)后得到反應(yīng)液，再將反應(yīng)液過濾后取沉淀物干燥得到前驅(qū)體MOF-199；
(2)將步驟(1)得到的前驅(qū)體MOF-199在氣體保護(hù)下進(jìn)行焙燒，將焙燒后的固體粉碎得到固體粉末，即為用于5-羥甲基糠醛選擇性加氫的銅催化劑；
或者，在步驟(2)之后還包括一個步驟(3)，具體如下：
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