[发明专利]一种苯乙酮加氢制苯乙醇的催化剂及其制备和应用方法

说明书

公开了一种非均相成型SiO₂负载的CuZn@C催化剂，包括载体成型SiO₂、铜化合物、锌化合物和碳单质；Cu:SiO₂的重量比例为2～20:100；Cu:Zn的物质的量比例为1:1～5。此外，还公开了其制备方法及其在苯乙酮加氢制备α‑苯乙醇反应中用作催化剂的应用方法。该催化剂具有Cu含量少、制备方法简单、易于操作、寿命长等优点。

技术领域

本发明属于苯乙醇生产技术领域；涉及一种苯乙酮加氢制苯乙醇的催化剂及其制备和应用方法；更具体地说，涉及一种用于催化苯乙酮加氢制备α-苯乙醇的非均相成型SiO₂负载CuZn@C催化剂及其制备方法。

背景技术

α-苯乙醇是一种重要的化工中间体，在医药合成、香料制造及食品添加剂等领域有着广泛的应用。α-苯乙醇的合成方法有微生物发酵法与有机合成法。微生物发酵法一般以L-苯丙氨酸、氟苯丙氨酸为原料，通过微生物发酵制取α-苯乙醇。该方法所采用的原料价格昂贵，生产成本高，不适宜大规模生产。目前，工业上主要采用苯乙酮作为原料，通过加氢反应来大规模合成α-苯乙醇。

苯乙酮加氢反应存在多个副反应，开发兼具高活性和高选择性的非均相催化剂是研究的重点。苯乙酮加氢采用的催化剂主要有Pt、Pd、Rh等贵金属催化剂，以及Ni、Cu等非贵金属催化剂。其中，贵金属催化剂和Ni 催化剂分别具有价格高、α-苯乙醇选择性差等缺点。与他们相比，Cu催化剂用于苯乙酮加氢反应具有活性和选择性高、成本低等优势。

Lin等[Appl Catal A,1994,113,59–73]考察了Pt/SiO₂、Pt/Al₂O₃和Pt/TiO₂对苯乙酮加氢反应的催化性能，发现Pt/TiO₂催化剂上苯乙醇选择性(95％)远高于其余两种催化剂。Raj等[Catal Sci Technol,2012,2,1429– 1436]研究了载体TiO₂相态对负载Ni催化苯乙酮加氢反应的影响，发现 Ni/TiO₂-金红石具有最高的活性(苯乙醇收率～96％)。Vikanova等[Russ J Phys Chem A,2019,93(2):231-235]制备了一种Pt/CеО₂–ZrО₂催化剂用于苯乙酮加氢反应，在室温和常压下反应2h，苯乙醇收率可达99％。徐长青等[分子催化,2004,18(4):281-285]考察了Ni-B/SiO₂非晶态催化剂对苯乙酮加氢反应的催化性能，发现温度对产物分布有极大的影响。在其他条件相同的情况下，80℃反应，苯乙醇选择性为92.1％；而在120℃反应，乙苯选择性为90.2％。Wang等[Appl Organometal Chem,2019,33:e5000]采用沉淀法制备了Cu/SiO₂催化剂，用于苯乙酮加氢制备苯乙醇反应。通过调节催化剂中 Cu⁺/(Cu⁺+Cu⁰)的比例，可以提高催化剂的活性和寿命。该催化剂在100℃连续反应150h，苯乙醇收率仍保持在～99％。

CN109482192A采用共沉淀法制备了CuZnBi催化剂，对其进行了成型和二次焙烧。用于催化苯乙酮加氢反应，在70℃、2.5MPa、氢酮摩尔比15:1 和液时空速0.4h^-1条件下，苯乙酮转化率最高可达98.8％，α-苯乙醇选择性为99.1％。CN1557545A采用浸渍法制备了Ni-Sn-B/SiO₂催化剂，采用KBH₄为还原剂进行还原。用于催化苯乙酮加氢反应时，苯乙醇选择性可达97.5％。 CN109529870A采用沉淀法制备了CuSiMnBiPbNa多组分催化剂，并进行了挤条成型。用于催化苯乙酮加氢反应，在80℃、2.5MPa、氢酮摩尔比2:1 和液时空速0.3h^-1条件下，苯乙酮转化率最高可达99.3％，α-苯乙醇选择性为99.3％。