[发明专利]用于由糠醛制备糠醇的铜铝氧化物催化剂以及所述催化剂的制备

说明书

本发明涉及一种用于由糠醛制备糠醇的铜铝氧化物催化剂，该催化剂包含铜‑氧化铝尖晶石结构并且具有在0.5m²/g至5m²/g的范围内的表面积；其中所述催化剂由包括以下步骤的方法制备：(i)将铜盐和铝盐溶解在溶剂中；(ii)将有机酸添加到得自步骤(i)的混合物中；(iii)在高于150℃的温度下加热得自步骤(ii)的混合物直至将所述混合物灼烧成固体；以及(iv)在700℃至1,000℃范围内的温度下煅烧得自步骤(iii)的固体。根据本发明的催化剂具有高的糠醛转化成糠醇的转化率以及高的糠醇产率。

技术领域

本发明涉及化学领域，具体涉及一种用于制备糠醇的铜铝氧化物催化剂以及所述催化剂的制备方法。

背景技术

目前，由于对原油和天然气这两种即将耗尽的石油资源的担忧，因此农业生物质在燃料、能源和化学制品的生产、生物化学工业中的使用已经得到了许多关注。此外，农业生物质的使用可以帮助减少环境问题，如减少温室气体向大气中的释放。

木质纤维素生物质包含多糖(即纤维素、半纤维素和木质素)作为主要组分。当通过化学和生物化学方法分解木质纤维素生物质时，得到高价值化学制品。得到许多关注的分子之一是呋喃化合物，特别是糠醛。当糠醛进行氢化反应时，得到糠醇。糠醇是已经在诸如润滑油、聚合物树脂和纺织品等许多工业中使用的重要化学制品。

通常，可以通过在催化条件下使糠醛进行氢化反应来制备糠醇。然而，除了糠醇以外，还存在一些由该反应得到的其他副产物，如呋喃和四氢糠醇。因此，进行了许多尝试以研究和开发催化剂用于提高糠醇的选择率。如专利文献US4251396A中所公开的，在工业中使用的常规催化剂是亚铬酸铜化合物，其对糠醇的选择率大于99％。

然而，所述亚铬酸铜化合物有剧毒并且会造成污染。因此，为了避免在催化剂的制备中使用剧毒物质，对其他非铬催化剂进行了不断的研究和开发。同时，所得的催化剂仍然可以实现高的糠醇选择率。

专利文献CN103007941公开了催化剂的制备方法，该催化剂包含用于糠醛的氢化反应的氧化铜-氧化硅。据发现，根据所述发明的催化剂具有99.5％的糠醛转化成产物的转化率以及98.5％的糠醇选择率。

专利文献CN102603681公开了糠醇的生产，其中使用具有选自过渡金属VIB族和VIII族的过渡金属的铜铝催化剂进行糠醛的氢化反应。糠醇的选择率为97％。

专利文献CN103285866公开了用于将糠醛转化成糠醇的氢化反应的催化剂的制备方法。所述催化剂包含氧化锌、氧化镍和铜。据发现所述催化剂具有99％的糠醛转化率以及大于97％的糠醇选择率。

上述专利文献中公开的催化剂在其稳定性和耐水性方面也具有缺点，并且可能在糠醛中被污染，因为由生物质得到的糠醛前体可能包含大量的水，这会使催化剂降解。这会产生多余的副产物并降低糠醇的选择率。此外，从糠醛中蒸发水的过程很困难。因此，为了减少糠醛的氢化方法之前的脱水步骤，选择耐水性催化剂是重要因素之一，这可以降低在商业规模中的运行成本。

出版物“催化剂通讯”2012，第24卷，第90-95页(Catalyst Communications,2012,Vol.24,page 90-95)公开了通过溶胶凝胶法制备具有纳米晶体的铜铝氧化物尖晶石(CuAl₂O₄尖晶石)催化剂。所述催化剂包含100重量％的铜-氧化铝尖晶石结构，表面积为42m²/g并且孔径为27nm。所述催化剂用于甘油的氢解，并且具有大于90％的甘油转化成1,2-丙二醇的转化率和大于90％的1,2-丙二醇的选择率。

专利文献US4386219公开了醛的氢化方法，其用于使用由共沉淀制备的铜铝氧化物尖晶石催化剂制备丙二醇。所述催化剂的表面积为50m²至150m²，并且孔径为4,000nm至16,000nm。在连续实验中，所述催化剂具有98％的醛转化成丙二醇的转化率。