[发明专利]多壁碳纳米管负载铂基催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了多壁碳纳米管负载铂基催化剂，催化剂为Pt/MWNT，铂的质量分数在3‑7％，其铂前驱体是四胺合硝酸铂水溶液，MWNT表示经过酸处理的多壁碳纳米管载体；本发明还公开了多壁碳纳米管负载铂基催化剂的制备方法，以及多壁碳纳米管负载铂基催化剂在常温常压条件下制备糠醇中的应用。本发明制备方法得到的多壁碳纳米管负载铂基催化剂，能够在常温常压条件下实现糠醛高转化率和糠醇的高选择性。在反应温度室温和反应氢气压力常压的条件下，糠醛的转化率可以稳定在85％，糠醇的选择性可以稳定在95％。采用滴流床反应器，规避了催化剂分离步骤，反应操作简单，易于操作，对催化剂颗粒的磨损低，有利于工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种多壁碳纳米管负载铂基催化剂，具体涉及一种多壁碳纳米管负载铂基催化剂的制备方法。

本发明还涉及多壁碳纳米管负载铂基催化剂在常温常压条件下制备糠醇中的应用。

背景技术

面对石油资源枯竭和温室气体排放引起的环境问题，化学经济逐渐从化石燃料转向可再生资源。生物质是有机化学品和液体生物燃料的一种丰富、可持续和生态友好的产品。生物质资源在地球上极为丰富，其开发利用对于缓解能源短缺而言具有重要意义。

糠醇（FAL）是一种重要的化工原料，可用于生产聚合物，如恒温树脂、耐酸砖、耐腐蚀玻璃纤维以及多种精细化工产品如维生素C、赖氨酸以及众多的润滑剂和增塑剂。糠醇的生产主要来源于糠醛（FFR）加氢，近60%的糠醛都被用作糠醇的制备。将糠醛选择性氢化为糠醇，具有挑战性，因为糠醇可以进一步氢化成四氢糠醇并可以聚合。传统上，铜铬铁氧化物催化剂在工业上经常用于在高温高压氢气条件下将糠醛加氢制成糠醇。然而，由于六价铬的高毒性，对催化剂的不当处理会导致严重的环境污染。因此，需要开发对环境更友好的无铬催化剂。

公开号CN106749120A的专利中，糠醛加氢反应温度大于200℃，反应压力大于6MPa，反应条件苛刻，专利中有关于低温转化的报道较少，温和的操作条件会导致糠醛转化活性降低。因此，在室温下生物质衍生的羰基化合物的反应仍然是生物质转化研究的主题。

公开号CN106902888A的专利中，使用了碳纳米管作载体，负载的金属中含有铂金属，但是在釜式反应器中糠醛温和条件加氢的转化率不足70%。糠醛加氢反应中使用的反应系统大多是间歇式反应器。但是，反应釜每批反应后都需要分离产物和反应系统。滴流床反应器成本低，易于操作，不需要催化剂分离装置以及催化剂颗粒的磨损低。此外，由于可以控制停留时间并且可以适当地调节温度分布，因此滴流床反应器有利于实现高选择性和高转化率，并且可以连续操作用于工业生产。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种多壁碳纳米管负载铂基催化剂。

本发明还提供铂基催化剂的制备方法，利用该制备方法得到的多壁碳纳米管负载铂基催化剂，能够在常温常压条件下实现糠醛高转化率和糠醇的高选择性。

本发明提供如下技术方案：

多壁碳纳米管负载铂基催化剂，催化剂为Pt/MWNT，铂的质量分数在3-7%，其铂前驱体是四胺合硝酸铂水溶液，MWNT表示经过酸处理的多壁碳纳米管载体。

多壁碳纳米管负载铂基催化剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）取四胺合硝酸铂2.5-5g溶于去离子水50-100mL中，配置成铂前驱体溶液；

（2）称取多壁碳纳米管1-3g置于圆底烧瓶中，按照每克碳纳米管加入100ml硝酸的比例加入浓硝酸，将圆底烧瓶安装在油浴锅中，冷凝回流，纯化结束后，迅速加入去离子水降温并且稀释酸浓度，反复清洗抽滤碳纳米管直到溶液的pH值为中性，将洗好的碳管放入70-90℃鼓风干燥箱烘干6-12h；

（3）取出已烘干水分的碳纳米管，放入研钵中研磨，过筛后制成碳纳米管载体；