[發明專利]一種分子篩負載釕鎳催化劑催化木質素加氫解聚的方法

在審

• 申請號: 202111320612.5
• 申請日: 2021-11-09
• 公開（公告）號: CN114177930A
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 付嚴;吳佳文;常杰;朱小凡
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01J29/14
• 分類號: B01J29/14;B01J37/02;C07G1/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 殷妹

本發明公開了一種分子篩負載釕鎳催化劑催化木質素加氫解聚的方法。本發明將分子篩負載釕鎳催化劑、木質素和乙醇混合均勻，于氫氣壓力0～2MPa、220～300℃的條件下催化反應2～6h，結束反應，冷卻至室溫，固液分離，萃取，得到含單酚的加氫解聚產物，實現了木質素在緩和條件下制取酚類。本發明以較大的孔徑結構和可調控的硅鋁比的分子篩HY為基礎，先對分子篩進行金屬改性，后負載活性組分釕鎳得到分子篩負載釕鎳催化劑。改性分子篩負載釕鎳催化劑的制備過程簡單、快速，在反應中目標產物單酚的收率達到了20.23％，且所產生的焦炭較少。

技術領域

本發明屬于木質素加氫解聚領域，具體涉及一種分子篩負載釕鎳催化劑在乙醇為溶劑的體系下對木質素進行加氫解聚的方法。

背景技術

隨著時代技術的發展，能源與環境問題急需解決，傳統化石能源的開發利用過程中產生了較多環境問題。木質素作為生物質三大組分之一，是一種由苯丙基單元通過化學鍵連接的一種三維網狀的，具有芳香環的可再生物質。酚類化合物是加工苯酚、間苯二酚等高附加值產品的重要化工原料，涉及醫藥、農藥以及有機合成等方面。然而酚類化合物的生產一般來自于煤液化油以及焦油，這兩種原料都來自于煤、石油化工工業，不利于解決環境能源問題以及可持續發展理念，所以將木質素催化氫解制備酚類化合物具有重大意義。

木質素的形態結構比較穩定，對其進行利用較為困難，因此使用一種簡潔的方法對其進行高值化轉化是十分必要的。木質素也可以通過熱解、氧化、氫解、醇解等方式轉化為重要的化工產品以擴大應用領域。通過催化解聚的方法，木質素可以轉化為酚類、醇類、烴類化合物。可以通過先生成酚類化合物，再通過加氫脫氧的方式生成醇類和烴類等其他高附加值化學品。因此對木質素進行加氫解聚的關鍵是尋找合適的反應條件和催化體系。例如Zhang等(ACS?Catalysis,2014,4(5):1574-1583)使用Ni-Ru雙金屬催化劑用于催化分解有機溶劑木質素，在溫度130℃，水為溶劑的條件中，得到6.8％的酚類單體化合物產率。Chen等(Bioresource?Technology,2017,226:125-131)在介孔SBA-15載體的基礎上制備了一系列Al改性載體負載Ni催化劑，并將木質素在溫度280℃，反應時間4h的條件下進行解聚反應，獲得了6.16wt.％的焦炭和17.83wt.％的酚類單體，使用分子篩催化劑有利于木質素的解聚。Kumar等(Green?Chemistry,2015.17(11):4921-4930)采用ZSM-5分子篩負載硫化的Co-Mo催化劑對硫酸鹽木質素進行加氫裂化實驗，可以發現木質素被有效地解聚并脫除了部分的甲氧基，酚類化合物收率為12.60wt.％，殘渣收率為13.40wt.％。

分子篩催化劑表面具有許多的酸性位點，但過強的酸性會在加氫解聚中發生一些副反應，導致焦炭的形成。因此對分子篩載體進行改性，能夠調控其路易斯酸和布朗酸的相對含量，對木質素加氫解聚制備化學品的研究具有重要意義。但目前現有技術中木質素加氫解聚所得酚類尤其是單酚收率較低，而且一般在高溫、高壓條件下，因此如何在較低壓力條件下提高木質素解聚加氫反應中酚類特別是單酚的得率是急需解決的技術問題。

發明內容

為解決現有技術的缺點和不足之處，本發明的目的在于提供一種分子篩負載釕鎳催化劑催化木質素加氫解聚的方法。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種分子篩負載釕鎳催化劑催化木質素加氫解聚的方法，包括以下步驟：

將分子篩負載釕鎳催化劑、木質素和乙醇混合均勻，于氫氣壓力0～2MPa、220～300℃的條件下催化反應2～6h，結束反應，冷卻至室溫，固液分離，萃取，得到含單酚的加氫解聚產物；

所述分子篩負載釕鎳催化劑由Al(NO₃)₃·9H₂O與HY分子篩反應得到Al改性HY分子篩，然后負載釕鎳得到，其中Al改性HY分子篩中用作改性的Al的質量含量為1～3％。

優選地，所述分子篩負載釕鎳催化劑由以下方法制備得到：