[发明专利]一种可用于葡萄糖氢解制备低碳二元醇的催化剂的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于催化剂制备领域，特别地涉及一种可用于葡萄糖氢解制备低碳二元醇的催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

随着石化资源的日益枯竭、环境污染的日趋严峻，生物质能源的开发及使用对能源消耗、环境保护和经济效益有着深刻的影响。当前用于生物质转化的催化剂通常都采用普通浸渍法制备，这种制备方法虽然操作简便，但存在制得的粒子大小不一、分散不均匀、金属表面利用率低，导致转化率和选择性不高，催化效果不理想。此外，为提高催化效果，绝大多数需要加入酸/碱作为促进剂，这会对设备造成腐蚀，并增加生产成本。催化剂的这些弊端在很大程度上限制了其应用。尤其是在葡萄糖氢解制备低碳二元醇领域中，催化剂的这些弊端使得利用葡萄糖氢解制备低碳二元醇无法实现规模化。

目前已公开的用于生物质转化的催化剂的专利主要有：

1、一种规整结构钌催化剂及其制备方法，CN101850249A；通过将规整结构纳米碳纤维载体用含钌化合物溶液等量浸渍或过量浸渍，在室温下老化，然后烘干，最后还原获得负载于规整结构纳米碳纤维上的钌催化剂；该催化剂可用于氢解山梨醇制备乙二醇和丙二醇；山梨醇的转化率约50%左右，转化率不高。

2、板式碳纤维负载钌催化剂及其制备方法和应用，CN101347731；通过将板式纳米碳纤维载体纯化处理，用含钌化合物溶液等量浸渍板式纳米碳纤维，在室温下老化过夜，然后再80～120℃烘干6～12小时，最后还原获得负载金属料的催化剂；该催化剂也可用于山梨醇氢解反应制备乙二醇和丙二醇；山梨醇的转化率约50%左右，转化率不高。

3、一种镍/铜催化剂及其制备方法及使用该催化剂由纤维聚糖直接制备1,2-己二醇的方法，CN103055870A；先分别制备载体活性炭和乙二胺合镍、乙二胺合铜，然后通过将乙二胺合铜溶液、乙二胺合镍溶液与活性炭充分混匀，之后加入NaBH₄溶液冰浴反应，得到催化剂；或者通过乙二胺合镍、乙二胺合铜经等体积浸渍在活性炭上，焙烧之后还原，得到催化剂；该催化剂可来催化由纤维聚糖直接制备1,2-己二醇；收率为30～50%，转化率不高。

4、一种钌催化剂、其制备方法及其在合成四氢糠醇中的应用，CN102489315A；先向含钌盐水溶液或向含钌盐和金属助剂盐的水溶液中加入载体TiO₂，之后向混合液中加入硼氢化钾或水合肼溶液，得到催化剂；该催化剂应用在糠醛一步加氢合成四氢糠醇；收率可大于99%；但在制备过程中需要加入硫酸钠作溶剂进行水热处理，钠离子的引入会影响催化剂性能。

6、一种活性炭负载贵金属催化剂的制备方法，CN102658133A；通过将活性炭在乙二胺四乙酸二钠盐水溶液中处理，之后再在含贵金属的硝酸盐溶液或氯化盐水溶液中搅拌，加入碱性水溶液调pH值继续搅拌，最后用水合肼或氢气还原，得到催化剂；该催化剂可用在催化加氢合成DSD酸；但在制备过程中，将活性炭在乙二胺四乙酸二钠盐水溶液中处理，以及采用氢氧化钠、氢氧化钾等碱性溶液调节反应pH值，引入的金属离子会影响催化剂的性能。

7、镍/钌催化剂及用于水相反应的方法，CN1246077；该催化剂是由多孔载体形成的颗粒在该多孔载体上沉积有一定数量的提供催化剂活性的还原镍金属催化相作为第一分散相，该颗粒上还有加在该多孔载体上的一种钌金属作为第二分散相，其数量能有效地使镍金属催化剂相抗附聚或烧结，延长了加氢反应中催化剂的寿命；但所采用的反应条件为350℃、340atm，反应温度略高且压力较大，造成能耗和安全隐患。

8、Tungsten carbide catalyst supported on mesoporous carbon,preparation and application thereof,EP2495042A1。

目前已公开的用糖类制备二元醇的专利主要有：

1、二元醇的制备方法，CN101781166；是在碱性条件下，用雷尼镍、钌/碳、镍/钌或氧化铜-氧化锌作为氢解催化剂来氢解葡萄糖；碱性条件下易腐蚀设备，在10MPa～13MPa下进行反应会产生安全隐患。

2、二元醇的制备方法，CN101781171；是在碱性条件下，用掺杂铬或铁、锡、锌的镍-钼-铜作为氢解催化剂来氢解葡萄糖；碱性条件下易腐蚀设备，在10MPa～13MPa下进行反应会产生安全隐患。

3、一种低碳多元醇的制备方法，CN102020531；是用非贵金属Ni-W₂C/CNFs作为氢解催化剂来氢解糖类；低碳二元醇总收率不超过30%，选择性不高。