[發(fā)明專利]一種PtNi籠型催化劑及其在催化糠醛選擇性加氫制備糠醇中的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011254919.5
• 申請(qǐng)日: 2020-11-11
• 公開（公告）號(hào): CN112295571B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王晨光;吳景程;朱妤婷;張興華;文承彥;馬隆龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院廣州能源研究所
• 主分類號(hào): B01J23/89
• 分類號(hào): B01J23/89;B01J21/18;B01J37/06;C07D307/44
• 代理公司: 廣州科粵專利商標(biāo)代理有限公司 44001
• 代理人: 方燕;莫瑤江

本發(fā)明公開了一種PtNi籠型催化劑及其在催化糠醛選擇性加氫制備糠醇中的應(yīng)用。該催化劑，由如下步驟制備得到：(1)將氯鉑酸和硝酸鎳加入到水中形成澄清溶液，然后加入到油胺中得到混合溶液，氬氣條件下將混合溶液溫度升高，得到催化劑前驅(qū)體；(2)向催化劑前驅(qū)體中加入反應(yīng)溶液超聲后，加熱，分離得到PtNi十二面體籠型催化劑；(3)將預(yù)處理后的活性炭加入到乙醇水溶液中，然后將PtNi十二面體籠型催化劑加入到活性炭混合液中攪拌均勻后，干燥得到的固體在氬氣保護(hù)下，煅燒后得到活性炭負(fù)載PtNi籠型催化劑。本發(fā)明提出的催化劑催化糠醛在低溫下轉(zhuǎn)化為糠醇，Pt?Ni籠型金屬催化劑具有特殊籠型結(jié)構(gòu)，可以在較低溫度下高效催化糠醛選擇性加氫。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及催化劑技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種PtNi籠型催化劑及其在催化糠醛選擇性加氫制備糠醇中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，由于過度消耗化石燃料導(dǎo)致了能源危機(jī)和環(huán)境污染問題。生物精煉可再生的生物質(zhì)是一種可持續(xù)制備生物質(zhì)燃料和高附加值產(chǎn)品的方法。糠醛是一種重要平臺(tái)化合物，它可以通過水解木質(zhì)纖維素得到。通過選擇性加氫糠醛可以生產(chǎn)一系列的化學(xué)物質(zhì)例如：糠醇，四氫糠醇，呋喃，四氫呋喃，2-甲基呋喃，2-甲基四氫呋喃，1,4-戊二醇等。在這些化學(xué)物質(zhì)中，糠醇是一種重要的化工原料，可用于制備人造纖維，藥品，冠醚，呋喃基樹脂，膠粘劑或液體生物燃料的生產(chǎn)等。

糠醛選擇性加氫生成糠醇的過程中包括選擇性加氫醛基上的C＝O雙鍵生成相應(yīng)的醇以及保護(hù)呋喃環(huán)上C＝C雙鍵。C＝O鍵能是715kJ/mol而C＝C鍵能是615kJ/mol，因此糠醛選擇性加氫制備糠醇極具挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種PtNi籠型催化劑及其在催化糠醛選擇性加氫制備糠醇中的應(yīng)用，該金屬催化劑催化糠醛在低溫下轉(zhuǎn)化為糠醇，PtNi籠型金屬催化劑具有特殊籠型結(jié)構(gòu)，可以在較低溫度下高效催化糠醛選擇性加氫，實(shí)現(xiàn)了糠醛99％的轉(zhuǎn)化率和糠醇99％的選擇性，這大大提高了反應(yīng)的效率，極大降低了反應(yīng)的能耗，具有較好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和環(huán)保意義。

本發(fā)明的目的是提出了一種PtNi籠型催化劑，由如下步驟制備得到：

(1)將氯鉑酸和硝酸鎳加入到水中形成澄清溶液，加入到油胺中得到混合溶液，然后升溫至150℃-170℃，除去水分后在氬氣條件下將混合溶液溫度升高至240℃-300℃保持1-10min，離心后得到催化劑前驅(qū)體；

(2)向步驟(1)得到的催化劑前驅(qū)體中加入反應(yīng)溶液超聲后，加熱至100℃-140℃保持10-14h，離心分離得到PtNi十二面體籠型催化劑，然后用乙醇洗滌，所述的反應(yīng)溶液由氯仿、油胺和十六烷組成；

(3)將預(yù)處理后的活性炭加入到乙醇水溶液中得到活性炭混合溶液，然后將步驟(2)得到的PtNi十二面體籠型催化劑加入到活性炭混合液中攪拌均勻后干燥后得到的固體在氬氣保護(hù)下，350℃-450℃煅燒1.5-3h后，得到活性炭負(fù)載PtNi籠型催化劑。

活性炭的預(yù)處理步驟是：活性炭在煮沸的去離子水中洗脫灰塵，離心后加入硝酸溶液中，攪拌過濾后將活性炭水洗至pH中性，過夜干燥得到預(yù)處理后的活性炭。

本發(fā)明提出的PtNi籠型金屬催化劑采用油胺法制備，通過SEM和TEM可以觀察到該金屬催化劑的形貌，EDS證明了Pt:Ni＝3:1，催化劑活性高，對(duì)糠醛選擇性加氫制備糠醛具有高選擇性等優(yōu)點(diǎn)。Pt聚集在催化劑表面，可以有效吸附糠醛，同時(shí)Pt具有高效的活化氫氣的能力，而NiO富集在籠型結(jié)構(gòu)中間，作為Lewis酸增強(qiáng)了糠醛中C＝O在催化劑上的吸附，有效提高了催化劑的選擇性。

優(yōu)選地，上述PtNi籠型催化劑，具體包括如下步驟：

(1)將氯鉑酸和硝酸鎳加入到水中形成澄清溶液，加入到油胺中得到混合溶液，然后升溫至150℃-170℃，除去水分后在氬氣條件下將混合溶液溫度升高至240℃-300℃保持2-4min，離心后得到催化劑前驅(qū)體，所述的氯鉑酸和硝酸鎳的摩爾比為0.5-2:1；