[發(fā)明專利]一種改性分子篩負(fù)載釕催化劑及其制備與在木質(zhì)素制烴類物質(zhì)中的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011275405.8
• 申請(qǐng)日: 2020-11-16
• 公開（公告）號(hào): CN112495424B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付嚴(yán);黃晴雯;常杰;段加超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J29/44
• 分類號(hào): B01J29/44;C10G3/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 殷妹

本發(fā)明公開了一種改性分子篩負(fù)載釕催化劑及其制備與在木質(zhì)素制烴類物質(zhì)中的應(yīng)用。該方法以特殊的擇形孔道結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)和可調(diào)控的硅鋁比的分子篩HZSM?5為基礎(chǔ)，先對(duì)分子篩進(jìn)行金屬改性，后負(fù)載活性組分釕，得到改性分子篩負(fù)載釕催化劑。將所得催化劑用于木質(zhì)素加氫制烴類物質(zhì)中的應(yīng)用，具體是將催化劑、木質(zhì)素和水混合后于氫氣壓力為3～5MPa、210～290℃下反應(yīng)4～12h，產(chǎn)物主要為烴類物質(zhì)以及少量的含氧物質(zhì)。將催化劑循環(huán)使用4次后，其催化活性沒有明顯的降低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于木質(zhì)素加氫脫氧制備烴類物質(zhì)領(lǐng)域，具體涉及一種改性分子篩負(fù)載釕催化劑及其制備與在木質(zhì)素制烴類物質(zhì)中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

進(jìn)入21世紀(jì)以來能源成為當(dāng)今社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，為了解決日益短缺不可再生的石化能源，各國和研究人員都在積極尋求可替代的新能源。生物質(zhì)是目前唯一能提供可持續(xù)的有機(jī)碳來源，木質(zhì)素在生物質(zhì)中的含量(約占20％-30％)僅次于纖維素，是最豐富的天然可再生芳香高分子聚合物。木質(zhì)素含有較高的能量密度，解聚和加氫脫氧制備的環(huán)烷烴和芳烴，可用于車用燃料、航空煤油，且高辛烷值的芳烴還能提高車用燃料的辛烷值。

木質(zhì)素的分子結(jié)構(gòu)很穩(wěn)定，直接利用較為困難，很難以一種安全簡(jiǎn)便的方式分解為有價(jià)值的亞單位。近年來研究制備烴類的原料主要是用模型化合物來進(jìn)行反應(yīng)，少數(shù)研究組直接對(duì)木質(zhì)素進(jìn)行催化加氫脫氧，并且對(duì)木質(zhì)素的加氫脫氧都是高溫高壓的條件下進(jìn)行的，容易發(fā)生副反應(yīng)、結(jié)焦。因此對(duì)木質(zhì)素及其衍生物加氫脫氧制取烴類燃料工藝的關(guān)鍵是尋找合適的催化體系。Luo等(Green Chemistry，2016，18：5845-5858)用Ru/HZSM-5催化多種模型化合物，240℃，2bar H₂和6bar N₂，反應(yīng)4h，主要產(chǎn)物為芳烴。但是未經(jīng)改性的分子篩孔徑較小，反應(yīng)過程容易結(jié)焦。Wang等(Green Chemistry，2015,17(12):5131-5135)用Ru/Al₂O₃-HY催化堿木質(zhì)素，在0.1g木質(zhì)素，0.3g Ru/Al₂O₃和0.3g HY，250℃，30ml H₂O，4MPaH₂，反應(yīng)4h的條件下，其總產(chǎn)率為21.83wt％，轉(zhuǎn)化率達(dá)到81.03％，芳香化合物收率為0.88wt％，烷基環(huán)己烷為19.60wt％，無環(huán)烴為1.35wt％。雖然烴類物質(zhì)的收率較高，但催化劑用量過多，會(huì)使得經(jīng)濟(jì)成本過高。Luo等(RSC Adv，2019，9(55):31960-31968)用HZSM-5催化劑催化木質(zhì)素，在木質(zhì)素與催化劑用量比為1：5，600℃快速熱解的情況下，總產(chǎn)率為7.63％，其中二環(huán)芳烴為5.75％，多環(huán)芳烴為1.88％。然而未經(jīng)過改性且未負(fù)載活性金屬的催化劑，目標(biāo)產(chǎn)物的收率較低。

分子篩催化劑具有很強(qiáng)的表面酸性，但過強(qiáng)的酸性會(huì)在反應(yīng)過程中發(fā)生副反應(yīng)，結(jié)焦。因此對(duì)分子篩進(jìn)行化學(xué)改性，能更好調(diào)控其B酸和L酸的比例，對(duì)木質(zhì)素加氫脫氧制備生烴類物質(zhì)的研究具有重要意義，且化學(xué)改性可以改變分子篩的孔徑。目前金屬改性分子篩負(fù)載活性金屬催化木質(zhì)素加氫脫氧制備烴類的研究較少。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種改性分子篩負(fù)載釕催化劑的制備方法。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述方法制得的一種改性分子篩負(fù)載釕催化劑。

本發(fā)明的再一目的在于提供上述一種改性分子篩負(fù)載釕催化劑在木質(zhì)素制烴類物質(zhì)中的應(yīng)用。

本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種改性分子篩負(fù)載釕催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將Al(NO₃)₃·9H₂O乙醇水溶液與HZSM-5分子篩混合均勻，靜置，干燥，然后500～800℃焙燒4～8h，得到Al改性HZSM-5；