[發明專利]氮摻雜多孔碳負載雙金屬催化劑及其制備方法及用途

有效

• 申請號: 201910317149.5
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN109999880B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 陳秀芳;李慶林;徐國強;劉秀云;李正
• 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: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J35/00;B01J35/10;B01J37/10;C07C29/00;C07C31/20
• 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

1.一種以生物質或/及碳水化合物為原料，在生物基氮摻雜多孔碳負載型雙金屬催化劑存在下加氫制備乙二醇和丙二醇的方法，所述方法包括以下步驟：在釜式高壓反應器中加入一定量生物質或/及碳水化合物原料，所述負載型雙金屬催化劑、去離子水，密閉后充入0.1-10 MPa氫氣，在100-350 ^oC下進行反應，反應0.5-48小時后，冷卻至室溫，過濾反應液，分離催化劑，所得液體產物經精餾分離出乙二醇和丙二醇的混合二元醇；所述生物質或/及碳水化合物原料為山梨醇、葡萄糖、木糖醇、木糖、纖維素、半纖維素、木材、竹材中的一種或多種；

所述負載型雙金屬催化劑用量為生物質或/及碳水化合物原料用量的0.1-100wt%；水用量為生物質或/及碳水化合物原料用量的10-200倍；

所述方法中乙二醇和丙二醇的產率為85%，采用的所述生物基氮摻雜多孔碳負載型雙金屬催化劑的比表面積為350-850 m²/g，氮含量為4-10%；

所述生物基氮摻雜多孔碳負載型雙金屬催化劑由0.5-20 wt%的貴金屬粒子和1-30wt%的過渡金屬元素和50-98.5 wt%的生物基氮摻雜多孔碳材料載體構成；

所述生物基氮摻雜多孔碳材料載體的比表面積為150-1500 m²/g，氮含量為1-10 wt%；

所述貴金屬粒子為鈀、鉑或釕；所述過渡金屬元素為鎢；

所述負載型雙金屬催化劑采用一鍋法制備，所述一鍋法包括如下步驟：

1）將生物質材料干燥，研磨成細粉；

2）將步驟1）中得到的細粉和貴金屬、過渡金屬前驅體溶液分散到水中；

3）將步驟2）得到的混合物轉移到反應釜中，在水熱反應條件下加熱到150-250 ^oC，保溫1-56小時，冷卻，洗滌得到褐色固體；

4）將步驟3）中得到的褐色固體進行干燥、研磨，然后在管式爐中惰性氣氛保護下進行焙燒，焙燒溫度為500-900 ^oC，保溫1-100小時；等到管式爐降溫至室溫后，將樣品取出，即得到一鍋法制備的氮摻雜多孔碳負載型雙金屬催化劑。

2.根據權利要求1所述的加氫制備乙二醇和丙二醇的方法，其特征在于，所述負載型雙金屬催化劑用量為生物質或/及碳水化合物原料用量的1-20wt%；水用量為生物質或/及碳水化合物原料用量的10-100倍。

3.根據權利要求1所述的加氫制備乙二醇和丙二醇的方法，其特征在于，在所述負載型雙金屬催化劑的一鍋法制備方法的步驟1）中所述生物質材料為菠菜、竹筍中的至少一種，其同時作為碳源和氮源。

4.根據權利要求1所述的加氫制備乙二醇和丙二醇的方法，其特征在于，在所述負載型雙金屬催化劑的一鍋法制備方法的步驟2）中所述貴金屬前驅體溶液為釕、鈀、鉑中的一種或多種的鹽酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽；過渡金屬前驅體為鎢的鹽酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽；步驟2）中所述貴金屬和過渡金屬前驅體與細粉的比例含量為1~30 wt%。

5.根據權利要求1所述的加氫制備乙二醇和丙二醇的方法，其特征在于，在所述負載型雙金屬催化劑的一鍋法制備方法的步驟4）中所述惰性氣氛為氮氣、氬氣和氦氣中的一種或多種，保溫時間為5-30小時。

6.根據權利要求3所述的加氫制備乙二醇和丙二醇的方法，其特征在于，所述制備方法不采用活化劑或其他氮源材料，僅采用生物質材料并且負載金屬僅需一步完成。