[发明专利]一种糠醛选择性加氢转化催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种糠醛选择性加氢转化催化剂及其制备方法和应用，该催化剂为Cu‑ZnO‑Zn₂SiO₄/SiO₂负载型催化剂，Cu‑ZnO‑Zn₂SiO₄均匀附着在多孔SiO₂载体表面；其中，SiO₂的质量分数为60～80wt％，Cu的质量分数为0.5～15wt％，ZnO的质量分数为0.1～10wt％，Zn₂SiO₄的质量分数为1～20wt％。该催化剂可由多孔SiO₂表面原位生长絮状硅酸铜‑硅酸锌后焙烧、还原制得。本发明催化剂比表面积大，活性组分分散度高，硅酸盐的形成更是增强了金属活性组分与载体间的相互作用；而且，催化剂采用Cu‑ZnO双金属组分，不仅提高了Cu的分散度，同时能够扩大传质，有效阻止脱羰反应，从而提高催化活性和抗失活性。本发明的糠醛选择性加氢转化催化剂用于糠醛催化加氢制备糠醇，有效提高了糠醛催化转化率和糠醇选择性。

技术领域

本发明涉及一种糠醛选择性加氢转化催化剂及其制备方法和应用，属于催化剂技术和工业催化领域。

背景技术

生物质原料-木糖酸催化水解可生成糠醛，全球产量估计为280kton/年，其中绝大部分产自中国，其初级加氢产物有多种用途。亟需寻找高效且低成本的催化剂实现对上述生物质模型化合物选择性加氢转化制备高附加值产品。贵金属钯、钌和铂等表现出很高的固有加氢活性，但是在催化糠醛选择性加氢转化过程中，伴随过度氢化现象，而且它们成本高、储量有限，限制了其工业化应用。Ni基催化剂虽然以其良好的加氢性能而著称，但由于呋喃环与Ni位点之间的强相互作用，使大多数Ni基催化剂深度加氢生成四氢糠醇。而Co基、Fe基及固体酸碱催化剂，虽然对糠醇有较高的选择性，但是存在的主要问题是它们H₂活化差且稳定性不高。因此，铜基催化剂以其良好的活性、高选择性而受到人们的关注。

但是，工业生产中使用铜铬基催化剂，铬的存在不利于环境友好。此外，传统浸渍法、沉淀法等方法制备的无铬铜基催化剂虽取得较好效果，但是活性组分分散度差且与载体间相互作用弱，在工作条件下剧烈振动使活性组分聚集导致催化剂失活。

此外，对于糠醛选择性加氢转化来说，双金属组分更有利于提高糠醛催化转化率和糠醇选择性。

基于此，发明人提出了本发明技术。

发明内容

发明目的：针对现有铜基选择性催化加氢催化剂存在的活性组分分散度差、与载体间相互作用弱、工作条件下活性组分易聚集导致催化剂失活等问题，本发明提供一种糠醛选择性加氢转化催化剂，并提供了一种该催化剂的制备方法；另外，本发明还提供了一种该催化剂用于糠醛选择性催化加氢制备糠醇的应用。

技术方案：本发明所述的一种糠醛选择性加氢转化催化剂，该催化剂为Cu-ZnO-Zn₂SiO₄/SiO₂负载型催化剂，Cu-ZnO-Zn₂SiO₄均匀附着在多孔SiO₂表面，其中，催化剂载体为多孔SiO₂微球，活性组分为Cu；催化剂中，SiO₂的质量分数为60～80wt％，Cu的质量分数为0.5～15wt％，ZnO的质量分数为0.1～10wt％，Zn₂SiO₄的质量分数为1～20wt％。

该催化剂中以多孔SiO₂为载体、可提供高的比表面积，活性组分为Cu，利用ZnO与Cu之间的强相互作用提高Cu的分散度及抗烧结性，同时，ZnO与Cu之间的协同作用能够提高催化剂的加氢活性与产物选择性；另外，硅酸盐Zn₂SiO₄增强了金属活性组分与载体间的相互作用。