[发明专利]一种催化纤维素选择性制备小分子烷烃的方法

说明书

本发明公开了一种催化纤维素选择性制备小分子烷烃的方法，在水和C10以上的烷烃组成的双相体系中，首次通过酸性脱水催化剂α‑ZrP和加氢脱氧催化剂(Ru‑MoO_x/C)协同作用，将纤维素解聚产单糖反应和后续单糖的加氢脱氧反应耦合，一步法产C1‑C6烷烃和CO燃料，解决了现有技术步骤繁琐、催化剂循环性能差的问题。

技术领域：

本发明涉及一种催化纤维素选择性制备小分子烷烃的方法。

背景技术：

在生物质中，纤维素是自然界中最丰富的生物质资源，其主要来源于植物和农林废弃物。可通过化学或生物手段应用于生产液体和气态燃料/汽油添加剂。其中，作为小分子烷烃燃料主要包含3种类型的烷烃，包括天然气(NG，C1-C2烷烃)，液化石油气(LPG，C3-C4烷烃)和汽油主要成分(GAS，C5-C6烷烃)。其中，C5-C6烷烃在常温常压下均为液态，这两种简单饱和烃在提高汽油辛烷值和调节汽油蒸汽压等方面不可缺。此外，纤维素在转化到小分子烷烃的过程中，还可以产生水煤气的主要成分，CO。现有绝大多数技术以HZSM-5分子筛耦合双金属催化剂对纤维素进行降解产小分子烷烃，存在液化石油气LPG产率较低、催化剂循环性能差以及转化路径不清楚等问题。

发明内容：

本发明的目的是提供一种催化纤维素选择性制备小分子烷烃的方法，在水和C10以上的烷烃组成的双相体系中，首次通过酸性脱水催化剂α-ZrP和加氢脱氧催化剂(Ru-MoO_x/C)协同作用，将纤维素解聚产单糖反应和后续单糖的加氢脱氧反应耦合，一步法产C1-C6烷烃和CO燃料，解决了现有技术步骤繁琐、催化剂循环性能差的问题，并且为从生物质资源转化LPG提供了初步的借鉴思路。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种催化纤维素选择性制备小分子烷烃的方法，在水和C10以上的烷烃组成的双相体系中，加入酸性脱水催化剂α-ZrP和Ru-MoO_x/C和纤维素，充入氢气，压力为5-7Mpa，反应温度为200-240℃，一步法产C1-C6烷烃和CO燃料。

优选地，α-ZrP和Ru-MoO_x/C的质量比为0.05：0.2-0.15：0.2。

Ru-MoO_x/C中，Ru和Mo负载量分别为3-5wt.％和10-20wt.％。

本发明的有益效果如下：首次运用酸性脱水催化剂α-ZrP耦合加氢脱氧催化剂(Ru-MoO_x/C)协同催化纤维素产小分子烷烃，将纤维素解聚产单糖反应和后续单糖的加氢脱氧反应耦合，一步法产C1-C6烷烃和CO燃料，解决了现有技术步骤繁琐、催化剂循环性能差的问题，并且为从生物质资源生产液化石油气C3-C4烷烃提供初步探究思路。

附图说明：

图1是催化剂的SEM和TEM图；

其中，(a)为α-ZrP催化剂的SEM图，(b)-(c)为新鲜还原的5％Ru-10％MoO_x/C催化剂的TEM图。

图2是催化剂的X射线衍射图：

其中(a)为α-ZrP催化剂，(b)为新鲜还原5％Ru-10％MoO_x/C催化剂。

图3是新鲜还原的5％Ru-10％MoO_x/C催化剂X射线光电子能谱(XPS)图；

其中(a)Ru物种，(b)Mo物种。

图4是新鲜还原的5％Ru-10％MoO_x/C催化剂的Py-FTIR光谱图。

具体实施方式：

以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。

实施例1：催化剂的制备及表征