[发明专利]一种糠醛液相加氢制糠醇催化剂及制备和应用

说明书

本发明提供一种糠醛液相加氢制糠醇催化剂及制备和应用，所述催化剂由金属铜和氧化硅组成。本发明提供的催化剂制备方法包括以下步骤：(a)配制铜氨溶液；(b)将氧化硅水溶胶或者气溶胶加入到上述溶液中，搅拌混合均匀；(c)将上述混合物体系加热，除去体系中的氨；(d)混合物pH接近中性后，过滤获得滤饼；(e)将滤饼通过冷冻干燥和焙烧获得催化剂。本发明的优势是该催化剂组分简单且不含有毒致癌的Cr，催化剂在液体体系中容易分散且具有大的比表面积和孔体积，赋予催化剂优异的糠醛液相加氢制糠醇反应活性。

技术领域

本发明属于生物质转化及催化技术领域，具体涉及一种用于糠醛液相加氢制糠醇的催化剂制备和应用。

背景技术

日趋严重的能源供需矛盾和日益严苛的环保要求促进了可再生生物质资源转化利用的研究。糠醛是一种主要来源于农林废弃物等木质生物质的化工原料。中国是世界上最大的糠醛生产国，但是对于糠醛的高值化利用却十分有限。糠醛经选择性加氢反应可以制备高附加值的糠醇。糠醇是一种极其重要的化工原料，广泛用于生产砂芯粘结剂、耐高温酚醛树脂粘结剂、耐寒性能优越的增塑剂、合成纤维、聚氨酯泡沫、四氢糠醇等、农药、香料和医药的中间体。因此，开展糠醛选择性加氢制备糠醇的研究受到学术界和产业界的广泛关注。

专利CN107952444B公开了一种Cu-Cr-Zr基糠醛液相加氢制糠醇催化剂，Cr组分存在限制了催化剂应用。专利CN106807423B公开了一种以碳酸钙为载体，碱金属化合物或碱土金属化合物为助剂的铜基糠醛加氢制糠醇催化剂，该催化剂组成相对复杂。专利CN109731596B公开了一种碱金属碳酸盐改性的铜基糠醛液相加氢制糠醇催化剂，催化剂中铜含量很高，成本偏高。

基于以上分析，本发明开发了一种适用于糠醛液相加氢制糠醇反应的组成简单，不含Cr，环境友好的气凝胶催化剂，催化剂由铜和氧化硅组成，在糠醛液相加氢制糠醇反应中表现出高的低温反应活性。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种糠醛液相加氢制糠醇催化剂及制备和应用，所述催化剂及应用可以实现以下中的一项或者多项：(1)催化剂颗粒均一有利于在液相介质中分散，(2)催化剂组成简单，(3)催化剂具有高的比表面积和孔体积促进传质，(4)避免有毒Cr使用，(5)提高催化剂活性。

本发明提供一种糠醛液相加氢制糠醇催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(a)将铜盐溶解于去离子水中,铜离子浓度为0.05～0.5mol/L(优选0.1～0.4mol/L，更优选0.15～0.3mol/L)，加入氨水或通入氨气，配制铜氨溶液，氨和铜离子的摩尔比大于4(优选6～10，更优选6～8)；

(b)将二氧化硅水溶胶(二氧化硅质量含量为25～40％，优选25～35％，更优选25～30％)和/或者二氧化硅气溶胶加入到上述溶液中，搅拌混合均匀；

(c)将上述混合物体系在80～95℃下加热2～10h，除去体系中的氨；

(d)混合物pH值到6.5～7后，过滤获得滤饼；

(e)将滤饼通过冷冻干燥和焙烧获得催化剂。

在一个优选实施方案中，所述金属组分铜在所述催化剂总重量中占5.0～40.0％。

在一个优选实施方案中，步骤e)中所述冷冻干燥条件是：-90～-10℃烘干2～120h，真空度为0.01-0.5mbar。

在一个优选实施方案中，步骤e)中所述焙烧条件是：350～650℃，1～48h。

本发明的另一方面提供一种催化剂在催化糠醛液相加氢制糠醇中的应用。

在一个优选实施方案中，所述应用在下述条件下进行：温度为100～250℃，压力0.5～15MPa，糠醛和氢气摩尔比为1:1～1:100。