[发明专利]一种基于热解生物油制备碳基过渡金属加氢催化剂的方法

说明书

本发明属于生物质资源化利用和催化剂制备技术领域，涉及一种碳基过渡金属催化剂的制备方法，尤其涉及一种基于热解生物油制备碳基过渡金属加氢催化剂的方法。首先将硝酸盐（硝酸镍、硝酸钴或硝酸铜）溶解到醇/水溶液中，然后利用该溶液吸收生物质热解的生物油，反应结束后对该溶液进行烘干，再经过煅烧和研磨即可制得碳基过渡金属加氢催化剂。本发明以来源广泛且价格低廉的生物质为初始原料，基于热解生物油制备的碳基过渡金属加氢催化剂具有优异的催化糠醛加氢活性和目标产物选择性，具有广泛的应用前景和良好的商业价值。此外，本发明中的制备方法具有普适性，为生物质资源化高值转化及碳基过渡金属加氢催化剂制备提供了一种新途径和思路。

技术领域

本发明涉及一种碳基过渡金属催化剂的制备方法，尤其涉及一种基于热解生物油制备碳基过渡金属加氢催化剂的方法，属于生物质资源化利用和催化剂制备技术领域。

背景技术

加氢反应是工业催化中一类比较重要的反应，在制药、燃料、精细化学品工业和石油化工等领域具有广泛的应用。在长期的工业发展过程中，由于贵金属对氢气的天然强活化能力，贵金属基催化剂对加氢反应具有较好的活性，贵金属基催化剂得到了大力发展。但是由于贵金属价格昂贵和储量较少，导致这类催化剂在工业中的应用受到限制。因此，过渡金属催化剂也得到了发展，但是过渡金属对氢气的活化能力难以满足人们的需要。

碳基过渡金属催化剂由于碳和金属之间的相互作用，能够极大地调节过渡金属活化氢气的能力，因此碳基催化剂的研究得到了科研工作者的广泛关注。CN107469810B公开了一种通过金属盐、二氧化碳和氧化苯乙烯于高压反应釜发生共聚反应制备过渡金属聚合物前驱体，随后于惰性气氛煅烧制备碳基过渡金属盐加氢催化剂的方法。相对于采用化学品高压合成，生物质热解是一种更简洁、廉价、可持续的合成方法。生物质是唯一可再生的碳源，具有分布广泛、产量巨大和碳循环等特点，在热解生物质制备生物质炭的过程中，不可避免的会生50%~65 wt.%生物油，如何实现热解生物油的资源化利用一直是备受关注的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于热解生物油制备碳基过渡金属催化剂的方法，并将其应用于催化糠醛加氢，实现生物质资源化利用，该方法制备工艺简单。

为达到以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于热解生物油制备碳基过渡金属加氢催化剂的方法，采用以下步骤：

（1）在生物油吸收液中加入过渡金属硝酸盐，使硝酸盐充分溶解，然后取硝酸盐溶液装入生物油收集装置；

（2）装有生物质的管式炉连接步骤（1）所述的生物油收集装置，然后将管式炉在氮气或氩气气氛下600℃~1000℃保温10~120 min，进行生物质热解；

（3）将步骤（2）中生物油收集装置收集的生物油干燥，然后将其煅烧，冷却至室温，即得碳基过渡金属加氢催化剂。

优选地，步骤（1）所述装入生物油收集装置的溶液与步骤（2）中装入管式炉的生物质的质量比为1：1；步骤（1）所述的生物油吸收液由体积比为1:1的醇与水组成，避免采用二氯甲烷或氯仿作为吸收液而导致氯原子对催化剂的毒化作用。

优选地，步骤（1）所述的硝酸盐为硝酸镍、硝酸钴或硝酸铜，避免采用硫酸盐而导致未能在较低温度形成金属活性位点和避免采用氯化盐而导致氯元素对催化剂的毒化。

优选地，步骤（1）所述的硝酸盐溶液质量浓度为1%～6%。

优选地，步骤（2）所述的生物质不限于小麦秸秆，亦可选用其他生物质，如木材、农业废弃物或动物粪便。

优选地，步骤（3）所述的煅烧温度为400～500℃，煅烧时间为10~60 min。

优选地，步骤（3）所述的煅烧气氛为静态空气，可以显著降低催化剂合成成本。

一种上述制备方法制备得到的碳基过渡金属加氢催化剂。