[发明专利]一种CuCoCe复合催化剂的制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种CuCoCe复合催化剂的及其制备方法与应用，属于催化剂领域。所述CuCoCe复合催化剂以Cu金属以及Cu金属和CoCeOsubgt;x/subgt;复合氧化物的界面为活性位点，其中Cu金属掺杂量为0.5～10wt％，Co金属掺杂量为0.5～10wt％；CuCoCe复合催化剂具有氧缺陷结构。本发明通过一步法还原层状双层金属氢氧化物制得CuCoCe复合催化剂，制备工艺简单，由于Co和Ce离子半径相差较大，所以在CuCe复合金属氧化物形成氧缺陷，有利于吸附的C＝O和C‑O，Cu金属和CoCe复合金属氧化物之间通过强相互作用力结合，催化剂不易失活。

技术领域

本发明涉及一种CuCoCe复合催化剂及其制备方法与应用，属于催化剂领域。

背景技术

近些年来，随着全球的工业规模扩大工业品产量增加，消耗大量不可再生的化石资源，使得全球变暖的问题日益加重，化石燃料濒临枯竭。工业和研究人员都将目光聚集到可再生的资源上，替代化石燃料且可再生的能源符合当今社会绿色的发展方式。在所有绿色能源中，生物质被认为是最有希望代替化石燃料的绿色资源，其具有低成本，易得和可再生等优点。

呋喃类化合物被誉为连接自然资源与工业产物的桥梁，其中，5-羟甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural，HMF)是由生物质衍生物转化的一种重要的平台化合物，由于它有多个官能团，如：呋喃环，醛基，羟基和C＝C双键。对HMF不同的官能团进行加氢，氧化以及聚合等化学反应，可以得到具有高价值的化学品以及绿色生物的燃料。HMF可以加氢脱氧生成2，5-二甲基呋喃(2,5-dimethylfuran，DMF)。DMF由于具有高能量密度(30MJ/L)和低水溶性，是一种有潜在价值的液体燃料；此外DMF可用作合成对二甲苯、3,6-二甲基邻苯二甲酸酐和吡咯化合物等高价值聚合物。

目前，在HMF转化为DMF的催化反应中，贵金属催化剂被广泛使用，但是，贵金属有含量少以及价格昂贵的缺点，并不适用于工业生产。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种CuCoCe复合催化剂的制备方法与在5-羟甲基糠醛加氢制备2，5-二甲基呋喃中的应用。本发明以CuCoCe复合催化剂中的Cu金属为活性位点解离H₂；Cu金属将解离之后的H*溢出到与CoCe混合氧化物接触的界面；CuCoCe混合金属氧化物中的氧缺陷能吸附反应物中的C-O，降低氢化反应的能垒。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明一方面提供一种CuCoCe复合催化剂，所述CuCoCe复合催化剂以Cu金属以及Cu金属和CoCeO_x复合氧化物的界面为活性位点，其中Cu金属掺杂量为0.5～10wt％，Co金属掺杂量为0.5～10wt％；CuCoCe复合催化剂具有氧缺陷结构。

上述技术方案中，进一步地，所述CuCoCe复合催化剂的比表面积为50～60m²/g。

本发明另一方面提供一种CuCoCe复合催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

所述制备方法包括以下步骤：

(1)共沉淀制备CuCoCe层状双层金属氢氧化物

将碱性沉淀剂逐滴滴入Cu、Co和Ce的金属盐溶液中发生共沉淀反应，得到悬浊液；所述碱性沉淀剂与金属盐溶液的摩尔比为5：2；将悬浊液在空气中老化、过滤、洗涤至pH为7.5-8.5，随后离心得到固体，经烘干得到CuCoCe层状双层金属氢氧化物；

(2)CuCoCe复合催化剂的制备

将步骤(1)所制得CuCoCe层状双层金属氢氧化物放置在H₂/Ar的气氛下300℃保持4h，制得CuCoCe复合催化剂。