[发明专利]水滑石基磷化镍催化剂及在愈创木酚转化制取环烷烃中的应用

说明书

本发明涉及水滑石基磷化镍催化剂及在愈创木酚转化制取环烷烃中的应用。催化剂结构式表示为A_x‑Ni_y‑P，其中0＜x≤10,0＜y≤10；A为Al、Fe、Ce的一种或者两种+3价金属组成。愈创木酚氢解反应于间歇式高压反应釜中进行，反应介质为不参与反应的有机溶剂，反应内标物为正十二烷，底物与催化剂的质量比为1:1‑10:1，室温下反应釜中填充氢气的初始压力为2‑6MPa，升温至反应温度150‑300℃，反应时间为1h‑5h，搅拌转数为1000r/min。木质素单体愈创木酚的转化率高，且产物中环烷烃为主产物，催化剂对于产物的选择性强，主产物在工业上应用广泛，具有很好的工业应用前景。

技术领域

本发明属于新型催化材料应用技术领域，进一步表述为新型催化剂应用于生物质催化转化制备高附加值精细化学品领域。特别是涉及水滑石基磷化镍催化剂在愈创木酚转化制取环烷烃中的应用。

背景技术

煤、石油等化石能源储量的减少使世界面临巨大的能源危机，合理开发及利用可再生能源是解决这一危机的有效方法。生物质作为一种可再生能源因其巨大的储量及可再生性能受到越来越多的关注。在木质生物质的组成成分中，木质素含量丰富，来源广泛，是自然界中含量仅次于纤维素的复杂天然高分子化合物原料。但木质素同样也是木质生物质中结构最为复杂的一个，它由多种具有不同苯环结构的单元通过C-C键和C-O键相互连接而成，进而形成一个错综复杂的三维高分子化合物。其高的含氧量限制了其进一步的利用，小分子之间的活跃反应也给追踪木质素转化途径带来了一定困难。因此，基于其模型化合物愈创木酚的反应，获得更有效的木质素转化规律以充分利用木质素及其衍生化合物是有必要且十分有意义的。

愈创木酚的加氢脱氧(HDO)被认为是制备高附加值化学品及生物燃料的有效方法之一。在过去的探索中人们已经对多种愈创木酚加氢脱氧催化剂进行了研究，包括贵金属催化剂、过渡金属硫化物、过渡金属磷化物等。贵金属催化剂能够在温和条件下高效活化分子氢而具有较高的催化转化活性，但是其昂贵的成本限制了其在工业上的大规模应用。同时，非酸性载体上的贵金属通常表现出强烈的愈创木酚脱甲氧基化和芳环加氢倾向，但也缺乏将愈创木酚完全脱氧成苯和环己烷的能力。过渡金属硫化物催化剂具有良好的加氢脱氧性能，广泛应用于石油炼制催化加氢过程。但硫化物催化剂在生物质催化转化过程中面临硫流失的问题，使得催化剂活性明显降低。过渡金属磷化物催化剂同样拥有较高的催化活性而被广泛研究。金属磷化物不仅在加氢脱硫(HDS)和加氢脱氮(HDN)中表现出高催化活性，在加氢脱氧(HDO)中也显示出优异的活性，且其制备成本低，工业化应用潜力大。

前人对Ni₂P在生物质上HDO反应的研究已经不在少数，取得了一系列的进展，但是还存在不少的问题，比如反应的条件要求很高，一般要求反应温度为300-350℃，能量耗费较大，给实际应用带来了很大的阻力。本专利所描述的一种水滑石结构的Ni₂P催化剂具有着良好的低温活性，在反应温度为250℃时，主要产物环己烷的收率就达到80.6％，很好的解决了上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供一种磷化镍催化剂及制备方法和应用，解决现有技术中木质素转化成本高，产物收率低的问题。

本发明的技术方案为：

一种水滑石基磷化镍催化剂，其结构式表示为A_x-Ni_y-P，其中0＜x≤10,0＜y≤10；A为Al、Fe、Ce的一种或者两种+3价金属组成。

本发明的一种水滑石结构磷化镍催化剂的制备方法，包括如下步骤：

a)将含有Ni的可溶性盐、含有金属元素A的可溶性盐按照摩尔比例，加入到去离子水中，然后加入氟化铵和尿素，搅拌溶解，形成澄清的溶液，将溶液装入聚四氟乙烯釜中，进行水热反应；

b)水热反应结束，形成了类水滑石结构的沉淀物，将沉淀物进行抽滤，并置于真空干燥箱中进行干燥；