[发明专利]一种制备胡敏素基多孔碳负载单质铜催化剂的方法

说明书

本发明公开了一种制备胡敏素基多孔碳负载单质铜催化剂的方法，步骤如下：（1）将过量氢氧化铜加入到氢氧化钾溶液中，配制饱和氢氧化铜溶液，将胡敏素加入到饱和氢氧化铜溶液中，在180‑200℃下反应12 h，反应后在100‑120℃烘箱中烘干，得到黑色固体产物；（2）将黑色固体产物放入通氮气保护的管式炉中，在500‑900℃反应1‑2 h，冷却后用去离子水反复清洗，烘干得到多孔碳负载单质铜催化剂。本发明把低价值副产物胡敏素直接转化为高价值多孔碳负载单质铜催化剂，工艺流程简单、操作方便。所得催化剂外表面是多孔状，通过氮气吸附测试催化剂比表面积高达1860 m²/g，通过XRD分析所负载的铜为单质铜。

技术领域

本发明涉及催化剂制备领域，具体涉及一种制备胡敏素基多孔碳负载单质铜催化剂的方法。

背景技术

多孔碳负载过渡金属催化剂具有比表面积大、吸附能力强、化学性能稳定、易再生等特点，现已广泛应用于催化氧化反应、光催化反应、催化加氢等多方面。铜是一种使用广泛的过渡金属元素，价格相对低廉，且有较高的环境安全性和化学稳定性。多孔碳负载铜催化剂在焦化废水和染料废水处理、甲醇氧化制备二甲醚、糠醛催化加氢等多个领域都有重要催化效果。常规多孔碳负载铜催化剂制备通常是先把木材、木炭、各类果壳等生物质或者矿物类原料通过活化的方法制备成多孔碳材料，然后通过浸渍、沉降或者机械搅拌等物理方法把铜盐(如氯化铜、硝酸铜等)负载到多孔碳材料上。这些常规物理负载方法存在一些问题：如在浸渍过程中铜盐利用率低，铜较难在活性炭内均匀分布，铜通常以二价铜为主、要得到多孔碳负载的单质铜催化剂需要进一步还原等。

以可再生糖类资源酸催化水解制备高价值化学品5-羟甲基糠醛和乙酰丙酸已经成为已经一种重要技术。胡敏素是糖类酸催化水解过程中的一种水不溶的固体副产物。以糖类化合物（如纤维素、葡萄糖、果糖等）为原料反应，胡敏素质量产率可在18-36 wt%之间，而基于碳的产率则可在35-65 C%之间，这个结果说明大量的糖类化合物中的碳被转化为胡敏素。固体胡敏素具有稳定聚合结构、且常规溶剂不溶的特点，从另一个角度来说胡敏素可以成为一种潜在的廉价碳材料原料，但现阶段胡敏素主要用来直接燃烧制热，利用价值低下。为了提高糖类化合物水解利用效率和价值，把胡敏素转化为高价值产品具有重要意义。

发明内容

本发明提出了一种工艺简单、以胡敏素为原料活化反应直接得到多孔碳负载单质铜催化剂的方法。

实现本发明的技术方案是：一种制备胡敏素基多孔碳负载单质铜催化剂的方法，步骤如下：

（1）将过量氢氧化铜加入到氢氧化钾溶液中，配制饱和氢氧化铜溶液，将胡敏素加入到饱和氢氧化铜溶液中，在180-200 ℃下反应12 h，反应后在100-120 ℃烘箱中烘干，得到黑色固体产物；

（2）将黑色固体产物放入通氮气保护的管式炉中，在500-900 ℃反应1-2 h，冷却后用去离子水反复清洗，烘干得到多孔碳负载单质铜催化剂。

所述步骤（1）中氢氧化钾溶液的浓度为5-10 mol/L。

所述步骤（1）中将过量氢氧化铜加入到氢氧化钾溶液中，搅拌1-2 h后过滤未溶解的氢氧化铜，得到饱和氢氧化铜溶液。

所述步骤（1）中每1 g胡敏素加入到5-10 mL饱和氢氧化铜溶液中。

本发明的有益效果是：本发明把低价值副产物胡敏素直接转化为高价值多孔碳负载单质铜催化剂，工艺流程简单、操作方便。所得催化剂外表面是多孔状（图1），通过氮气吸附测试催化剂比表面积高达1860 m²/g，通过XRD分析所负载的铜为单质铜（图2），负载量可达7 %，高达50-60 %的氢氧化钾溶液中的铜被负载到多孔碳上，铜利用率高。

附图说明