[发明专利]一种负载型铂钌二元催化剂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及化学化工技术领域，尤其涉及一种负载型铂钌催化剂及其制备方法。

本发明还涉及所述负载型铂钌催化剂在碳水化合物水相催化合成重烷烃反应中的应用。

背景技术

随着石化资源的枯竭，人类将面临有限资源的严峻挑战。我国是油气资源相对贫乏的国家，近年来国际油价的不断上涨对我国经济产生了重要影响，对我国的能源安全与国家安全也带来了相当大的压力。生物质是可再生能源中唯一可以转化为液体燃料的碳资源，通过开发低成本的生物质制备C5、C6技术，以废弃的生物质资源合成高品质的化学品，对于实现我国能源结构多元化、增强能源安全具有重要的意义。

水相重整(Aqueous-Phase Reforming)是催化木质纤维素水解液成分制备液体烷烃的新型工艺，其主要产物正己烷、正戊烷均为重要的化工溶剂，广泛用作各种油脂及植物中精油、聚丙烯的萃取溶剂、颜料的稀释剂、精密仪器的洗涤剂，亦可以高比例地加入到车用汽油中，比传统的乙醇汽油能效更高，适用于任何普通汽车或乙醇汽油汽车，并且不需要为此更改汽车发动机的设计和制造专门的汽油调和设备。该工艺具有两大潜在的优势：1.热效率高。反应均在液相中进行，避免了原料的气化；反应产物烷烃可以与水相自动分离，避免了蒸馏等耗能过程，据估计，该过程的热效率大约是碳水化合物发酵制乙醇的2倍。2.产物分离较为容易。传统工艺中的正己烷、正戊烷均来自于石油的裂解，因而产物众多，分离较为困难，成本较高。但采用水相重整法，产物成分简单，分离容易。

目前水相重整反应所用的原料和催化剂分别为山梨醇和铂基催化剂。从反应原料来说，山梨醇在自然界的存在量非常有限，而且价格也较为昂贵。显然用此工艺合成正烷烃，无论是经济性还是可持续性都存在缺陷。从催化剂的角度说，铂基催化剂无论反应的选择性和转化率都需要进一步提高，才有实际应用价值。因此，对于铂基催化剂的研究具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种负载型铂钌催化剂及其制备方法。

本发明的另一个目的是提供所述负载型铂钌催化剂在碳水化合物水相催化合成重烷烃反应中的应用。

为了实现上述目的，本发明采取了以下的技术方案：

本发明负载型铂钌催化剂的活性组分为Pt和Ru；载体为硅酸铝或氧化铝；Pt和Ru的负载量为载体重量的0.1-5％。

所述的负载型铂钌催化剂载体的粒径为20-80目。

本发明提供负载型铂钌催化剂的制备方法采用浸渍法将活性组分负载于载体上，依次包括以下步骤：

1)将氧化铝或硅酸铝用饱和的柠檬酸乙醇溶液或草酸乙醇溶液或乳酸乙醇溶液浸泡后，去除乙醇，干燥；

2)将氯铂酸溶液和三氯化钌溶液浸渍负载到步骤1)干燥后的载体上，使Pt和Ru的负载量为载体重量的0.1-5％，干燥，焙烧；

3)将步骤2)制得的产物进行还原，得到目标产物。

所述步骤1)中浸泡时间为2小时为宜。

所述步骤1)和2)中的干燥温度为100-120℃，干燥时间为5-10小时。

所述步骤2)中的焙烧的温度为450-550℃，焙烧的时间3-8小时。

所述步骤3)中还原的条件为用氢气在高温下还原，其优选参数为：氢气(压力0.01-3.0MP)在400-450℃，还原6-8小时。

本发明负载型铂钌催化剂可应用于碳水化合物水相重整制备重烷烃反应中。所述碳水化合物选自以下之一：葡萄糖、木糖；重烷烃为C5-C6的烷烃。反应在氢气和水存在下进行；按摩尔比计，水/碳水化合物＝1-50。反应温度为120-260℃，反应压力为1.0-5.0MP。

本发明提供的负载型铂钌催化剂适用于碳水化合物水相重整制备重烷烃反应，具有较高的活性、目标产物选择性和较长的催化剂使用寿命。本发明负载型铂钌催化剂可以自然界最为广泛存在的化合物——葡萄糖等为原料，转化合成正烷烃，可以解决现有技术的不足，具有广泛的应用前景。

具体实施方式

以下各实施例可进一步说明本发明，但并不限制其实施范围。实施例中以硅酸铝为例进行说明，但是根据公知技术，本发明的催化剂载体也可以为氧化铝。实施例中以饱和的乳酸乙醇溶液为例进行说明，但是根据公知技术，饱和的柠檬酸乙醇溶液或草酸乙醇溶液同样适用。

对比例