[發明專利]一種銅基催化劑及其制備方法和在糠醛加氫催化中的用途

在審

• 申請號: 201910046518.1
• 申請日: 2019-01-18
• 公開（公告）號: CN109569604A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 郭星翠;徐國強;牟新東;劉帥
• 申請（專利權）人: 中國科學院青島生物能源與過程研究所
• 主分類號: B01J23/72
• 分類號: B01J23/72;C07D307/44
• 代理公司: 北京金信知識產權代理有限公司 11225
• 代理人: 張皓;嚴彩霞

本發明公開了一種以二氧化鋯為載體的銅基催化劑，所述二氧化鋯載體銅基催化劑用式Cu/ZrO₂?M表示，其中Cu為活性組分，活性金屬Cu占催化劑總重量的0.05～40％，載體ZrO₂?M為介孔二氧化鋯，所述載體ZrO₂?M占催化劑總重量的99.95～60％，及其制備方法和在由糠醛加氫制糠醇中的用途。根據本發明的所述二氧化鋯載體銅基催化劑不采用貴金屬作為活性成分，成本低廉，并且只含有Cu和二氧化鋯載體兩者，不含其它組分，制備工藝簡單，并且可以有效地提高糠醛轉化率和糠醇的選擇性，同時由糠醛制備糠醇的工藝反應條件溫和，反應速率快。產物體系分離簡單，催化劑可再生使用且對設備腐蝕性小。以水為反應介質，反應中不使用任何的無機酸堿，避免了糠醛加氫工藝中的環境污染問題。

技術領域

本發明涉及催化化學領域，尤其涉及一種負載型銅基催化劑及其制備方法和該催化劑在由糠醛加氫催化制備糠醇中的用途。

背景技術

糠醇是一種重要的有機化工原料，主要用于生產糠醛樹脂、呋喃樹脂、糠醇-尿醛樹脂、酚醛樹脂等。也用于制備果酸、增塑劑、溶劑和火箭燃料等。另外，在染料、合成纖維、橡膠、農藥和鑄造等工業部門也有廣泛的用途。目前，糠醇多由原料易得的糠醛加氫制得。工業上合成糠醇的催化劑主要是銅鉻型和銅硅型催化體系，但銅鉻型金屬鉻毒性大，環保難以處理，且上述兩種催化劑缺點是使用一次后即廢棄，造成催化劑的嚴重浪費。因此，制備成本低、壽命長、環境友好、高活性和高選擇性的糠醛液相加氫催化劑具有重要的科研意義和應用前景。

無鉻糠醛加氫催化劑得到各國研究人員的重視。主要集中于無鉻銅系催化劑(非負載型Cu-Zn催化劑、非負載型Cu-Zn-Al催化劑、Cu/MgO催化劑、CuO/SiO₂催化劑、Cu-Zn/γ-Al₂O₃催化劑等)、骨架型催化劑和非晶態合金催化劑，但以上催化劑選擇性和穩定性還有待進一步提高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以介孔二氧化鋯為載體的銅基催化劑，能有效提高糠醛轉化率、糠醇的選擇性，及其制備方法和該催化劑在由糠醛制備糠醇的催化加氫反應中的用途。該催化劑具有優異的糠醛加氫活性、高的糠醇選擇性，成本低且制備方便，具有實際應用價值。

根據本發明的所述二氧化鋯載體銅基催化劑用式Cu/ZrO₂-M表示，其中Cu為活性組分，活性金屬Cu占催化劑總重量的0.05～40％，載體ZrO₂-M為介孔二氧化鋯，所述載體ZrO₂-M占催化劑總重量的99.95～60％。

優選地，活性金屬Cu占催化劑總重量的5～35％，載體ZrO₂-M占催化劑總重量65～95％。

進一步優選地，活性金屬Cu占催化劑總重量的10～20％，載體ZrO₂-M占催化劑總重量80～90％。

本發明的另一個目的在于提供一種所述二氧化鋯載體銅基催化劑的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

(1)催化劑前驅體ZrO₂-M的制備：

(a)在20～60℃恒溫條件下，將模板劑P123(EO₂₀PO₂₀EO₂₀)溶于適量的無水乙醇，劇烈攪拌0.5～5h后得到溶液A，其中模板劑P123與無水乙醇的摩爾比為(0.01～0.03):(35～45)；

(b)另將乙酰丙酮(acac)和丙醇鋯加入無水乙醇，其中各組分的摩爾比為丙醇鋯:乙酰丙酮:無水乙醇＝(0.01～0.03):(0.005～0.003):(35～45)，記為溶液B；