[發明專利]一種海綿銅基復合催化材料的制備方法

有效

• 申請號: 202010588776.5
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111715276B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 趙明
• 申請（專利權）人: 北方工業大學
• 主分類號: B01J29/76
• 分類號: B01J29/76;B01J35/00;B01J37/34;C07C29/34;C07C31/12
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 吳彩鳳

本發明提供了一種海綿銅基復合催化材料的制備方法，包含如下步驟：步驟[1]羥基磷灰石的Er³⁺及Ce³⁺共摻雜；步驟[2]MCM?22分子篩的K⁺離子交換及金屬鈷在K?MCM?22分子篩的負載；步驟[3]摻雜Er³⁺及Ce³⁺的羥基磷灰石顆粒和負載金屬鈷的K?MCM?22分子篩在海綿銅表面的電泳共沉積。通過本發明制備的催化材料，不僅反應表面積大，而且還具有Er³⁺/Ce³⁺共摻雜羥基磷灰石的高催化活性和Co@K?MCM?22分子篩對正丁醇的高選擇性。

技術領域

本發明涉及有機合成催化材料領域，特別是一種用于乙醇經Guerbet反應合成正丁醇的海綿銅基復合催化材料的制備方法。

背景技術

正丁醇作為比乙醇性能優良的發動機燃料，其能量密度(29MJ·L^-1)與汽油的能量密度(32MJ·L^-1)相近，遠高于乙醇的能量密度(19.6MJ·L^-1)，且正丁醇的汽化熱為0.43MJ·L^-1，與汽油的汽化熱相近(0.36MJ·L^-1)，約為乙醇汽化熱0.92MJ·L^-1的一半，具有良好的低溫啟動性。

利用乙醇經Guerbet反應合成正丁醇工藝流程較為簡單，所用原材料乙醇可來自非糧農作物發酵，因此這也成為了合成可持續生物燃料的重要途徑。乙醇經Guerbet反應合成正丁醇由乙醇脫氫形成乙醛、乙醛羥醛縮合生成丁烯醛以及丁烯醛加氫生成正丁醇的步驟組成。因此，應用于乙醇經Guerbet反應合成正丁醇工藝的催化材料應具有催化乙醇脫氫、羥醛縮合反應、丁烯醛加氫反應的功能性和高效性。

到目前為止，已研發應用于乙醇經Guerbet反應合成正丁醇工藝的催化材料容易失活，乙醇轉化率低，且正丁醇選擇性不高，極大制約了乙醇經Guerbet反應合成正丁醇的工業化技術的發展。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種海綿銅基復合催化材料的制備方法，通過該方法制備的催化材料，不僅反應表面積大，而且還具有Er³⁺/Ce³⁺共摻雜羥基磷灰石的高催化活性和Co@K-MCM-22分子篩對正丁醇的高選擇性。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種海綿銅基復合催化材料的制備方法，包含如下步驟：

步驟[1]羥基磷灰石的Er³⁺及Ce³⁺共摻雜；

步驟[2]MCM-22分子篩的K⁺離子交換及金屬鈷在K-MCM-22分子篩的負載；

步驟[3]摻雜Er³⁺及Ce³⁺的羥基磷灰石顆粒和負載金屬鈷的K-MCM-22分子篩在海綿銅表面的電泳共沉積。

優選的，所述步驟[1]具體包括如下操作：

a1.共摻雜處理液的配制：將乙酸鉺、氯化鈰、硫酸高鈰、乙酸銨加入去離子水中，混合均勻形成共摻雜處理液；

a2.羥基磷灰石顆粒的Er³⁺/Ce³⁺共摻雜：將60～280g羥基磷灰石顆粒加入到1L所述共摻雜處理液中以形成懸濁液，超聲攪拌0.5-4小時，直至該懸濁液變為棕紅色絮狀物；然后加入氫氧化鈉使pH值為8-11，在25-55℃反應1.5-6小時，過濾固相物，并用蒸餾水洗滌所得固相物5次，60-90℃真空干燥8-16小時，制得Er³⁺/Ce³⁺共摻雜羥基磷灰石顆粒。