[发明专利]一种催化纤维素转化多元醇催化剂及其制备方法和使用方法

说明书

技术领域

本发明属于催化纤维素转化多元醇催化剂领域，具体涉及一种催化纤维素转化多元醇催化剂及其制备方法和使用方法。

背景技术

随着石化资源的日益减少和环境问题不断恶化，生物质资源因其可再生性、二氧化碳零排放等良好环境效应成为全球关注的焦点。纤维素作为非粮食作物，广泛存在于农林废弃物，如玉米秸秆、甘蔗渣以及废弃木屑等，是地球上最丰富的生物质资源，每年产量超过1000亿吨。纤维素是由β-D-葡萄糖通过β-1,4-糖苷键连接而成的一种直链多糖高分子化合物。通过化学催化手段，纤维素经水解加氢耦合反应可转化为多元醇，如山梨醇、甘油、乙二醇和丙二醇等，这些多元醇被认为是新一代的绿色平台化合物，可用于生产生物燃油、化学品等。

纤维素转化多元醇的反应过程包括：(1)纤维素的水解；(2)水解产物加氢生成多元醇。目前主要的转化方法是，首先利用无机酸如盐酸，硫酸，磷酸，杂多酸，使纤维素水解成单糖和低聚糖，然后在载有活性组分为Ru、Ni等活性金属催化剂催化作用下迅速加氢制得多元醇。这种方法存在酸分离回收的问题，此外，反应温度比较高，酸在高温条件下，对反应设备的要求很高。

发明内容

为解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种催化纤维素转化多元醇催化剂及其制备方法和使用方法。

本发明技术方案：

本发明一种催化纤维素转化多元醇催化剂是在碳载体上同时负载杂多酸和活性金属盐制成，所述碳载体为碳纳米管，所述杂多酸为H₄SiW₁₂O₄₀、H₃PW₁₂O₄₀中的一种或两种的混合物，所述活性金属盐为RuCl₃或Ni(NO₃)₂·6H₂O中的一种或两种。

本发明一种催化纤维素转化多元醇催化剂的制备方法步骤如下：

步骤一：配制杂多酸饱和溶液，将碳载体加入到杂多酸饱和溶液中，在一定温度下进行超声浸渍，完成超声浸渍后将碳载体取出沥干水分，真空干燥，制得负载杂多酸的碳载体；

步骤二：将活性金属盐配制成一定质量浓度的稳定溶液；

步骤三：将步骤一得到的负载杂多酸的碳载体加入步骤二制得的活性金属盐溶液中，在一定温度下超声浸渍，浸渍结束后抽滤收集同时负载杂多酸和活性金属盐的碳载体，将所述碳载体用去离子水洗涤后真空干燥，利用还原气体在一定温度下对所述碳载体进行还原处理，完成还原处理后冷却至室温，得到催化纤维素转化多元醇催化剂。

进一步的，步骤一所述杂多酸为H₄SiW₁₂O₄₀、H₃PW₁₂O₄₀中的一种或两种的混合物；所述碳载体为碳纳米管；所述超声浸渍为60-120℃下超声浸渍20-180min；所述真空干燥为50-120℃真空干燥12h。

进一步的，所述碳纳米管为短羟基化多壁碳纳米管或短羧基化多壁碳纳米管，其中短羟基化多壁碳纳米管的纯度>98％，外径长度为20nm-30nm、30nm-50nm、>50nm，内径长度为5-15nm，长度为0.5-2μm，比表面积>90m²/g、>110m²/g、>160m²/g，所含-OH质量分数为0.71wt％—1.76wt％；其中短羧基化多壁碳纳米管的纯度>98％，外径长度为20nm-30nm、30nm-50nm、>50nm，内径长度为5-15nm，长度为0.5-2μm，比表面积>90m²/g、>170m²/g、>200m²/g，所含-COOH质量分数为0.49wt％-2.0wt％。

进一步的，步骤二所述活性金属盐为RuCl₃或Ni(NO₃)₂·6H₂O中的一种或两种，所述活性金属盐溶液质量浓度为0.1-30％。