[发明专利]一种三层磁性催化剂的制备及其催化纤维素加氢的应用

权利要求书

1.一种三层磁性催化剂在磁稳定床中催化纤维素加氢制备低碳多元醇的应用方法，其特征在于：所述催化剂以Fe₃O₄磁性粒子为内核，将复合氧化物包裹层包裹于磁性内核外，最后在复合氧化物包裹层表面负载Ru金属粒子，其具体操作步骤如下：

步骤1：磁性内核的制备：将硝酸铁、二水合柠檬酸钠溶解在乙二醇溶剂中，硝酸铁与二水合柠檬酸钠的质量比为6:1-6:5，硝酸铁与乙二醇的质量比为1:20-1:60，然后加入醋酸钠和聚丙烯酸，其中硝酸铁与醋酸钠质量比1:1-1:3，醋酸钠与聚丙烯酸质量比为20:1-150:1，机械搅拌30-60 min，然后将溶液转移至微波水热釜中，在160-220 ℃下反应9-12 h后冷却至室温，用水和乙醇依次清洗产物3-5次，得到四氧化三铁磁性内核；

步骤2：取上述磁性内核与复合氧化物前驱体六水合硝酸锌、八水合氧氯化锆混合溶解于去离子水中，其中磁性内核与复合氧化物前驱体的质量比为1:20-10:1，磁性内核与去离子水质量比为1:10-1:100，所述复合氧化物前驱体之间的质量比能随意调配，然后加入尿素溶液，在80-120 ℃条件下搅拌18-26 h，产物经3-5次洗涤并真空干燥后放入马弗炉中400-700 ℃焙烧2-5 h，得到ZnO-ZrO₂复合氧化物包裹的磁性内核；

步骤3：将上述复合氧化物包裹的磁性内核超声分散于去离子水中，使得两者质量比为1:20-1:100，然后按计量加入金属前驱体溶液，其中，催化剂中金属的质量百分数为0.1%-10%，常温下搅拌0.5-1.0 h，再加入新鲜制备的0.1-10 mol/L NaBH₄溶液进行还原，继续搅拌1-3 h，所得悬浮液经离心、洗涤、真空干燥后即得到所述三层磁性催化剂；

将制备好的磁性催化剂装入到磁稳定床反应装置中，然后将纤维素与去离子水以质量比为1:20-1:80配置为溶液注入反应器，保持催化剂与纤维素原料的质量比为1:2-1:20，控制反应温度为180-260 ℃，系统压力为1-6 MPa，氢气的流量为5-400 mL/min，控调磁场强度在5-300 kA/m，使反应器内磁性催化剂处于磁稳定状态，进行纤维素加氢催化反应0.5-4.0 h。

2.根据权利要求1所述的一种三层磁性催化剂在磁稳定床中催化纤维素加氢制备低碳多元醇的应用方法，其特征在于：所述的磁性粒子内核Fe₃O₄用MnFe₂O₄、MgFe₂O₄或CoFe₂O₄磁性粒子替代，制备方法只需在开始时加入Mn、Mg、Co前驱体溶液与硝酸铁、二水合柠檬酸钠混合并溶解在乙二醇溶剂即可。