[发明专利]一种双功能催化剂、制备以及用于5-羟甲基糠醛一步法合成2,5-呋喃二烷基醚

说明书

本申请公开了一种双功能催化剂，所述双功能催化剂包括载体和具有加氢活性的金属元素；所述载体为多级孔ZSM‑5分子筛载体；所述多级孔ZSM‑5分子筛含有介孔结构。该所述双功能催化剂是以多级孔ZSM‑5分子筛为载体，负载具有加氢活性的金属组分。该催化剂具有较高的活性和选择性，以及良好的稳定性，在催化剂领域具有良好的应用前景。

技术领域

本申请涉及一种双功能催化剂及其制备方法，和作为催化剂在固定床反应器中催化5-羟甲基糠醛一步法制备2,5-呋喃二甲醇二烷基醚中的应用，属于分子筛领域。

背景技术

2,5-呋喃二甲醇二烷基醚(BAMF)具有高的能量密度和良好的燃油混合性，是一种潜在的生物基燃油添加剂。目前，有关BAMF的合成多是采用两步法：5-羟甲基糠醛(HMF)先在加氢催化剂的作用下选择性加氢为2,5-呋喃二甲醇(BHMF)，然后BHMF在酸性催化剂上与一元醇醚化制得 BAMF。文献【Synlett,28,2299-2302(2017)】报道了分别以Ru/ZrO₂和Amberlyst-15催化HMF加氢反应和BHMF醚化反应，2,5-呋喃二甲醇二乙基醚(BEMF)最高产率为70％。文献【Applied Catalysis A:General 481， 49-53(2014)】采用了Cu/SiO₂和ZSM-5分子筛催化剂，在优化的反应条件下，获得了70％的2,5-呋喃二甲醇二甲基醚(BMMF)产率。但是，这些研究均是在釜式反应器中采用两步法，期间需要对产物和催化剂进行分离，不仅操作复杂，且易导致BHMF的损耗。相比之下，采用双功能催化剂可以将HMF一步加氢醚化制备BAMF，有效避免了中间产物的分离过程。另外，相比于釜式反应器，固定床反应器具有更高的生产效率，更有利于实现BAMF的规模化生产。然而，在固定床反应器中，反应物料与催化剂的接触时间远低于釜式反应器，这也对催化剂的活性和选择性提出了更高要求。

因此，开发一种可有效应用于5-羟甲基糠醛一步法合成2,5-呋喃二烷基醚的双功能固定床催化剂，实现高的2,5-呋喃二甲醇二烷基醚产率和优异的催化剂稳定性是十分有意义的。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种双功能催化剂，该所述双功能催化剂是以多级孔ZSM-5分子筛为载体，负载具有加氢活性的金属组分。该催化剂具有较高的活性和选择性，以及良好的稳定性，在催化剂领域具有良好的应用前景。

所述双功能催化剂，其特征在于，所述双功能催化剂包括载体和具有加氢活性的金属元素；

所述载体为多级孔ZSM-5分子筛载体；

所述多级孔ZSM-5分子筛含有介孔结构。

可选地，所述介孔孔径为2～20nm；

所述多级孔ZSM-5分子筛的硅铝原子比为50～300；

所述具有加氢活性的金属元素选自Cu、Ni、Au、Ru、Pd中的至少一种，所述金属元素的负载量为为0.1wt％～15wt％。

可选地，所述多级孔ZSM-5分子筛的硅铝原子比上限选自60、70、 80、90、100、150、200、250或300；下限选自50、60、70、80、90、100、 150、200或250。

具体地，所述的双功能催化剂，其特征在于，所述双功能催化剂是以多级孔ZSM-5分子筛为载体负载了具有加氢活性的金属组分，该载体含有介孔结构；

所述多级孔ZSM-5分子筛具有介孔结构，介孔孔径为2～20nm，硅铝比(Si/Al的原子比)为50～300；

所述的双功能催化剂，其特征在于，所述双功能催化剂是以多级孔 ZSM-5分子筛为载体，该载体含有介孔结构；

所述的加氢活性金属组分为Cu、Ni、Au、Ru、Pd中的至少一种，金属负载量为0.1wt％～10wt％。