[发明专利]一种高活性钌分子筛催化剂Ru/Ga-SH5在催化加氢脱氧方面的应用

说明书

本发明公开了一种高活性钌分子筛催化剂Ru/Ga‑SH5在催化加氢脱氧方面的应用，以三氯化钌水合物为前驱体，以掺杂Ga元素的分子筛为载体，采用浸渍法合成高活性钌催化剂Ru/Ga‑SH5；该催化剂以环己烷为溶剂时，能够在温和条件下高效催化多种反应物加氢脱氧，脱除产物中氧原子，且产物的选择性为100％，产率高。本发明催化剂的制备简单，成本低，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，涉及一种钌催化剂的制备与应用，具体涉及一种高活性钌分子筛催化剂Ru/Ga-SH5在催化加氢脱氧方面的应用。

背景技术

木质素中C-O键的定向裂解代表了化学工业中必不可少的过程，而加氢脱氧反应能够有效地移除产物中的氧原子，可将木质素及其模型化合物转化为高能量密度的无氧化学品和燃料。木质素等生物质衍生的含氧化合物的加氢脱氧在开发用于化学生产的新型可持续原料中发挥关键作用，并且迄今仍是一个难题。尽管木质素结构单元中C-O键的裂解是众所周知的，但关于此类化合物通过加氢脱氧定向生成无氧化学品的研究较少。

钌纳米颗粒代表了用于加氢脱氧的最先进催化剂，与其他贵金属相比(例如钯)，价格最低，通过调节纳米颗粒的形状和大小以及载体的类型，可有效提升催化剂性能。尤其是钌分子筛催化剂，在木质素及其模型化合物的加氢脱氧反应中效果最佳，但是所报道的催化剂反应条件较为苛刻，通常需要在高温高压下，而对于高稳定性二苯醚和相关衍生物的加氢脱氧仍表现出低选择性。传统的镍、钴类催化剂活性较低，而报道的钌、钯类催化剂活性虽然很高，但是制备方法复杂，反应条件很苛刻，基本很难在工业上应用。因此，如何通过简单方法来优化催化剂结构和提高催化剂性能，在未来工作中需要深入探究。

发明内容

本发明的目的是提供一种高活性钌分子筛催化剂Ru/Ga-SH5在催化加氢脱氧方面的应用，催化剂的制备步骤简单，反应条件温和，催化选择性高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种高活性钌分子筛催化剂Ru/Ga-SH5在催化加氢脱氧方面的应用，所述钌分子筛催化剂Ru/Ga-SH5的制备过程如下：

(1)原位合成法制备催化剂载体

按照合成分子筛载体的摩尔比，氧化硅：氧化铝：四丙基氢氧化铵：水：五水硝酸镓＝1：0.011：0.15：30：0.01，称取一定量四丙基氢氧化铵，加水搅拌溶解，再依次加入一定量的偏铝酸钠粉末、硝酸镓的水溶液，搅拌均匀；称取一定量正硅酸四乙酯逐滴加入上述混合溶液中，继续搅拌2h；然后，将混合溶液移入水热釜中，在160℃下烘箱中晶化72h；晶化完成之后，混合物分层，移去上层溶液，将得到的固体粉末洗涤，烘干，并在550℃下焙烧5h，除去模板剂，得到分子筛粉末；将焙烧后的分子筛粉末放入浓度为1mol/L的NH₄Cl溶液中进行离子交换，离子交换完成之后，混合物再进行离心分离，干燥，并在550℃下再次焙烧5h，得到的白色固体粉末即为掺杂Ga元素的分子筛，命名为Ga-SH5；

(2)浸渍法合成钌分子筛催化剂：称取适量钌前躯体三氯化钌水合物，加入水中，超声5-15min至完全溶解和分散均匀；称取适量Ga-SH5，加入到上述三氯化钌水溶液中，搅拌至牙膏状或者糊状，然后超声15-30min；超声结束后用锡箔纸封口，然后放入真空干燥箱中，室温下浸渍24h；浸渍完成后，干燥，研磨成粉，随后在300℃的惰性气氛下煅烧3h，煅烧完成后再在300℃的氢气气氛下还原3h，还原完成后，在惰性气氛下冷却至室温，即得高活性钌分子筛催化剂Ru/Ga-SH5。

优选的，所述钌分子筛催化剂Ru/Ga-SH5中钌的负载量为5wt％。

所述钌分子筛催化剂的应用方法包括下述步骤：

(1)将反应物、一定量的催化剂Ru/Ga-SH5和正己烷一起放入高压搅拌釜式反应器中，密封后通入氢气排除釜内残留的空气；