[发明专利]一种用于乙酰丙酸类化合物选择性加氢反应的多相催化剂及其应用

说明书

本发明公开了一种用于乙酰丙酸类化合物选择性加氢反应的多相催化剂及其应用，多相催化剂由钛氧化物以及负载于钛氧化物上的贵金属‑非贵金属合金粒子组成，其中钛氧化物的质量分数为80～98%，贵金属、非贵金属的质量分数均为1~10%；贵金属为Pd、Pt或Ru，非贵金属为Fe、Cu或Co，贵金属‑非贵金属合金粒子的粒径为1~50 nm。与一般的二氧化钛负载Ru催化剂或二氧化钛负载Co催化剂相比，本发明制备的多相催化剂用于催化乙酰丙酸选择性加氢反应时，一种金属充当电子供体，另一种金属是电子受体，具有明显的协同效应，同时进一步调控钛氧化物和贵金属粒子之间的相互作用，使贵金属粒子富电荷，从而提高乙酰丙酸类化合物选择性加氢的催化活性和选择性。

技术领域

本发明涉及一种用于乙酰丙酸类化合物选择性加氢反应的多相催化剂及其应用。

背景技术

在追求可持续发展的未来的过程中，生物质被认为是化石资源的可再生替代物，可用来生产各种高价值的化学品，并且已经建立了生物质转化的多种策略。在这种情况下，乙酰丙酸，一种来自木质纤维素生物质的有价值的平台化学品，由于它可以被升级为一些有价值的化学品，引起广泛关注。乙酰丙酸加氢合成的γ-戊内酯有较强的反应能力，可用作树脂溶剂及各种有关化合物的中间体。也用作润滑剂、增塑剂、非离子型表面活性剂的胶凝剂、加铅汽油的内酯类添加剂，用于纤维素酯和合成纤维的染色。因此实现乙酰丙酸类化合物的加氢具有重要的应用价值和意义。

通过乙酰丙酸直接加氢合成γ-戊内酯是一种直极具吸引力的生物质增值途径，该方法成本的主要来源于所需要的金属价格以及制备过程。理想的乙酰丙酸加氢催化剂通常是基于贵金属(Chemical Engineering Journal 399(2020)125750)，但是贵金属的高成本限制了其实际应用。作为贵金属催化剂的替代物，非贵金属催化剂因其在催化氧化还原中的应用而备受关注，已经开发了各种非贵金属催化系统用于乙酰丙酸的增值。钴基催化剂催化乙酰丙酸乙酯加氢制GVL(Green Chem.2014,16,3870-3875)可实现乙酰丙酸的高效选择性加氢。由于上述Co催化剂的制备过程需要较高的温度和压力条件，并且制备工艺相较复杂，所以开发一种简单易得，对体系高活性、高选择性且反应条件温和的催化剂具有重要的应用意义。

双金属催化剂由于其可调的组成和催化活性，在各种反应中是一类非常有吸引力的催化剂。通常，双金属催化剂显示出比双金属组分中的单一金属更好的性能，这是协同效应的结果，其中一种金属充当电子供体，另一种金属是电子受体，因此被广泛地应用于多相催化。铜铁双催化剂中，铜中心对的解离活化起重要作用，从而控制了催化性能，使其在乙酰丙酸类化合物的选择性加氢中表现较高的催化活性，但是仍也有固有的弱点，如催化剂仍需要200℃高温条件(Fuel,2014,115,101–108.)等，这些问题限制了这类催化剂的应用，亟需开发合成简单，高效，高稳定性催化剂，由于热解方法的独特性，即无需使用还原剂，操作简单等，因此本发明采用热解方式制备双金属催化剂。

发明内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于乙酰丙酸类化合物选择性加氢反应的多相催化剂及其应用，通过特定的方法合成含双金属粒子的多相催化剂，所述多相催化剂对空气、水热均稳定，将其应用于乙酰丙酸类化合物选择性加氢反应中，表现出优异的催化活性和选择性。

所述的一种用于乙酰丙酸类化合物选择性加氢反应的多相催化剂，其特征在于按重量百分数计，所述多相催化剂由钛氧化物以及负载于钛氧化物上的贵金属-非贵金属合金粒子组成，其中钛氧化物的质量分数为80～98％，贵金属的质量分数为1～10％，非贵金属的质量分数为1～10％；所述贵金属为Pd、Pt或Ru，非贵金属为Fe、Cu或Co，所述贵金属-非贵金属合金粒子的粒径为1～50nm，优选为1～15nm。

所述的一种用于乙酰丙酸类化合物选择性加氢反应的多相催化剂，其特征在于所述贵金属为Ru，非贵金属为Co。