[发明专利]一种负载Pt纳米颗粒的生物炭催化剂制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种负载Pt纳米颗粒的生物炭催化剂制备方法与应用，属于催化剂技术领域。所述的催化剂以生物炭为载体，负载Pt纳米颗粒；以Pt纳米颗粒为活性位点，Pt纳米颗粒负载量为1‑10wt.％，Pt纳米颗粒粒径为1‑3nm。通过浸渍法结合载体与Pt纳米颗粒，操作简单、成本低，Pt纳米颗粒在载体上分布均匀，Pt纳米颗粒尺寸小，利用率更高。

技术领域

本发明涉及一种负载Pt纳米颗粒的生物炭催化剂制备方法与应用，属于催化剂技术领域。

背景技术

目前，世界上大多数化学品都是由化石资源直接或者间接生产的。随着化石燃料的逐渐枯竭，人们对可再生的高附加值化学品有效合成越来越迫切。而生物质属于自然界中的可再生资源，有低成本、易得等优点，被认为是生产化学品取之不尽的原料。

由生物质转化得到的5-羟甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural，HMF)是一种重要的生物质平台化合物，由于它有多个官能团，如：呋喃环，醛基，羟基和C＝C双键。可以合理的选择对不同官能团加氢从而得到高附加值的化学品以及可再生燃料。HMF可以通过催化加氢醛基生成2，5-二羟甲基呋喃(2，5-dihydroxymethylfuran，DHMF)。DHMF是一种重要的化学二醇，可用作合成功能性聚合物，树脂，人造纤维，药物和高价值的精细化学品。

目前，对生物炭的研究在吸附水和空气中的吸附剂，去除焦油或植入酸性位点用于酸性催化剂，而将生物炭用作为载体的报道很少。

发明内容

本发明提供了一种负载Pt纳米颗粒的生物炭催化剂制备方法与应用。

本发明以负载的Pt纳米颗粒的生物炭催化剂中的Pt纳米颗粒为活性点位吸附H₂；生物炭上的含氧官能团能够吸附反应物，而且能够避免过度氢化，可以实现选择性对HMF的醛基加氢催化，而避免对C＝C和C-O的氢化，也避免了呋喃环的开环。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明一方面提供一种负载Pt纳米颗粒的生物炭催化剂，所述的催化剂以生物炭为载体，负载Pt纳米颗粒；以Pt纳米颗粒为活性位点，Pt纳米颗粒负载量为1-10wt.％，Pt纳米颗粒粒径为1-3nm。

本发明另一方面提供一种负载Pt纳米颗粒的生物炭催化剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)制备生物炭；

(2)将生物炭与铂前体、水混匀，浸渍，随后加热至蒸干水分；

(3)将步骤(2)得到的产品洗涤、干燥，随后在还原性气氛下进行还原，得到负载Pt纳米颗粒的生物炭催化剂。

所述生物炭的粒径小于0.3mm。

优选地，制备生物炭的原料包括以下生物质：白松、樟子松、竹柳、银杏叶、梧桐叶、玉米秸秆、水稻秸秆、稻壳、玉米芯和废菌菇棒中的一种或多种。

优选地，所述步骤(2)中加热温度为50-100℃。

优选地，所述步骤(3)中洗涤为使用乙醇洗涤，所述干燥温度为40-90℃，干燥时间为6-18小时，所述还原性气氛为5％的H₂和95％的Ar混合气体，所述还原温度为300-600℃。

优选地，所述铂前体为H₂PtCI₆·6H₂O。

优选地，所述铂前体与生物炭的质量比为1：1-10。

本发明另一方面提供一种负载Pt纳米颗粒的生物炭催化剂在5-羟甲基糠醛加氢制备2，5-二羟甲基呋喃中的应用。