[发明专利]一种碳掺杂铜催化剂及其制备方法与它的用途

说明书

本发明涉及一种碳掺杂铜催化剂及其制备方法与它的用途。所述催化剂的制备方法包括制备原料水溶液、分批投料以及老化与蒸氨等步骤。本发明制备的碳掺杂的铜催化剂应用于甘油氢解反应中具有良好的催化活性，甘油的转化率达到90‑99％，丙二醇的选择性达到96‑99％，且催化剂寿命长，在固定床反应器中运行500h活性和选择性没有明显降低，具有非常良好的工业应用前景。

【技术领域】

本发明属于催化剂制备技术领域。更具体地，本发明涉及一种碳掺杂铜催化剂，还涉及所述碳掺杂铜催化剂的制备方法，还涉及所述碳掺杂铜催化剂的用途。

【背景技术】

生物柴油作为石油的替代品，近年来各个国家都在鼓励其发展，生物柴油不仅具有良好的清洁性，还是可再生能源。由于生物柴油的兴起，导致了其副产物甘油的大量过剩，这使得人们迫切需要开发其下游的高附加值化学品，其中对甘油的氢解是最主要的利用途径。通过甘油氢解获得的一系列低碳醇类化合物，如丙二醇(1,3-丙二醇、1,2-丙二醇)、乙二醇、正丙醇等，在医药、工业溶剂、合成聚酯纤维等行业有重要的用途。因此甘油氢解合成低碳醇是一条具有很大市场价值的转化路线。

1,2-丙二醇主要用于生产不饱和聚酯树脂，也用于增塑剂、食品添加剂。在国内外有着较大的需求量，现有的生产方法主要为环氧丙烷水解法和酯交换法生产碳酸二甲酯联产1,2-丙二醇。但环氧丙烷水解法合成1,2-丙二醇存在产物收率低和原料价格昂贵的问题，而酯交换工艺较为复杂，且在生产过程中排放CO₂。故甘油氢解制1,2-丙二醇是一个颇具意义的课题。

US 5214219公开了一种以CuO/ZnO/Al₂O₃为催化剂的液相甘油加氢方法，该方法使用浓度为20～60％的甘油水溶液，在反应温度为200℃以上与反应压力5～20MPa的条件下进行加氢反应，其甘油转化率为93％，选择性为94％。但是，该技术存在选择性较低的问题，且很多后续研究表明，水作为溶剂会对催化剂造成较大的伤害。

CN 101456791B涉及一种甘油液相加氢制1,2-丙二醇的工艺，该专利采用氢氧化钠沉淀得到的Cu/CeO₂/SiO₂为催化剂，在甘油浓度40-80％、反应温度170～200℃、反应压力1.0～5.0MPa与氢油比2000：1的条件下进行加氢反应，其甘油转化率为96％，选择性为97.8％。但该技术氢油比大，选择性不高，主要杂质乙二醇和1,2-丙二醇沸点相近，因此精馏能耗高。

CN 111135841A公开了一种高选择性的PtCu单原子纳米催化剂及其制备方法，在高压反应釜反应器中，使用该催化剂以10％的甘油乙醇为原料进行反应，第一次甘油的转化率和选择性均为99％，且连续五次反应仍能获得较高收率。由于1,2-丙二醇本身价格不高，该技术使用贵金属，于是缩小了利润空间，且其催化剂制作过程较为繁琐，不利于工业化应用。

CN 101239315A公开一种Cu-Zr-A催化剂，使用甘油浓度为60～90％的原料，在反应温度180～250℃、反应压力3.0～8.0MPa与氢油摩尔比为10～100的条件下，其转化率为99％，选择性为95％。该技术存在氢油比大，选择性差等问题。

针对现有技术存在的缺陷，本发明人通过大量实验研究和探索，终于完成了本发明。

【发明内容】

[要解决的技术问题]

本发明的目的是提供一种碳掺杂铜催化剂。

本发明的另一个目的是提供所述碳掺杂铜催化剂的制备方法。

本发明的另一个目的是提供所述碳掺杂铜催化剂的用途。

[技术方案]

本发明是通过下述技术方案实现的。

本发明涉及一种碳掺杂铜催化剂的制备方法。