[发明专利]一种催化转化糠醛制备糠醇的方法

说明书

本发明公开了一种催化转化糠醛制备糠醇的方法，将催化剂投入反应釜中，并加入异丙醇和糠醛，将反应釜通入氢气，排除反应釜中的空气后，使釜内氢气压强保持在1 bar，加热温度为120℃，搅拌，反应持续时间为4 h；其中，催化剂的制备方法为Co(NO₃)₂·6H₂O溶解于水中配制成溶液a；将氯钌酸溶液逐滴加入溶液a中，制得溶液b；将聚乙烯比咯烷酮溶液在搅拌条件下逐滴加入溶液b中，并持续搅拌15 min，制得溶液c；将硼氢化钠溶液分成四份，每隔一分钟取一份缓慢地加入溶液c中，完毕后继续搅拌2 h，制得溶液d，过滤，得到滤饼，并用去离子水清洗滤饼至中性，洗涤结束后，干燥滤饼，研磨后制得Ru‑Co(OH)₂。本发明可在常压条件下将糠醛转化成糠醇，降低反应的危险系数。

技术领域

本发明涉及催化剂及其应用领域，具体涉及一种钌钴磁性催化剂催化转化糠醛制备糠醇的方法。

背景技术

随着化石能源的日益减少，寻求可再生资源来代替化石能源，从而实现绿色的、可持续式的发展，是当今世界面临的一项重大挑战。而生物质作为一种短期内可再生、来源广泛、并且较为清洁的资源，受到了人们越来越多的关注。通过一些合理的化学处理来利用这些生物质，实现将其有效地转换为诸多高附加值的产物，从而代替一部分以化石能源为原料的化工产品。不但节约了资源，而且促进了低碳经济的发展，受到了国家极高的重视。我国作为农耕业大国，有着丰富的生物质储备，其中以含有丰富植物纤维的玉米芯、米糠等为原料制取糠醛的产业已经初具规模。

糠醛的化学性质较为活泼，可以通过简单的氧化、缩合等反应来制取更具价值的化工产品，所以是一种极为重要的平台分子。目前，全球大约有60％的糠醛通过选择加氢的方法来生产糠醇。糠醇的用途更为广泛，不仅是自硬呋喃树脂、合成纤维、橡胶、润滑剂和铸造工业中重要的化工原料，同时在医药、农药和涂料等精细化工产品的生产中也是不可或缺的。随着汽车、造船、建筑、机械、医药、精细化工等行业的不断发展，对糠醇的需求也是日益增加。所以，寻找能够高效的、有选择性的将糠醛转化为糠醇的一种环境友好型加氢催化剂是十分有必要的。

目前，工业上糠醛生产糠醇的主要工艺分为两种：液相加氢和气相加氢。我国虽然引进了糠醛气相加氢制糠醇的装置，但生产仍以液相加氢为主，催化剂一般为Cu-Cr催化剂，工作温度在180℃，工作压力在7-10MPa左右，并且所需的加氢催化剂仍需进口，极大地限制了我国糠醇的生产。所以，各研究学者致力于研究出一种新型催化剂，能够在低温、低压的条件下高转换率的催化转化糠醛制糠醇。

现有技术缺点：

1)目前工业上糠醛制糠醇所使用的催化剂含有Cu，Cr，Pb等有毒有害的重金属，反应残渣对人与环境会产生极大的危害，不宜处理，不符合当今绿色、可持续、低碳化科学发展的理念。

2)催化剂的工作需要在较高的反应温度与压力下，导致对反应容器的要求较高，间接的增加了工艺成本，操作环境较为危险。

3)目前已经报道的有关催化剂的制备，一般使用的是吸附法、沉积-沉淀法、浸渍法等，需要先制备载体后再进行负载，方法较为繁琐。

4)催化剂的回收需要过滤操作，工艺较为复杂，增大了投资成本。

5)在目前已经建立的糠醛选择加氢制糠醇的方法中，诸多是催化转移氢化反应和催化氢化反应协同作用的结果，所使用的溶剂一般为异丙醇等一些有机溶剂。所以需要频繁地更换有机溶剂，不利于环境的保护。

6)目前，在已经报导的有关该反应的基础研究中，具有优异催化转化糠醛效果的催化剂使用的是Pt，Pd这种极为高昂的贵重金属，存在高成本问题，限制了它们在工业生产中的应用。

7)糠醛分子含有诸多的不饱和官能团，极为活泼，加氢位置与氢化还原的程度难以控制，如下反应式所示。这就会导致目标产物糠醇的收率降低，增加了分离纯化操作的成本。