[发明专利]钴基催化剂在生物质及其衍生物氢解反应中的应用

说明书

本公开提供一种钴基催化剂在生物质及其衍生物氢解反应中的应用，以生物质或其衍生物为反应底物，反应底物与氢源在钴基催化剂的催化下发生氢解反应；钴基催化剂具有高催化活性，能够在低温、短时间条件下实现生物质及其衍生物的氢解，得到纯度较高的产物，且得到的产物能够作为生物质燃料、可降解塑料、药物、农药等的生产原料，具有高附加值；此外，钴基催化剂具有磁性，便于催化剂的分离和循环使用，具有良好的工业应用前景；再次钴基催化剂成本较低，可以有效降低工业化的成本。

技术领域

本公开涉及工业催化技术领域，尤其涉及一种钴基催化剂在生物质及其衍生物氢解反应中的应用。

背景技术

目前，生物质及其衍生物的氢解反应面临催化剂活性低的问题，为了实现目标产物的高收率，需要较长的反应时间或较高的反应温度；此外，催化剂与产物难以分离和循环利用，不具备工业化的潜力，影响了工业化的进程。

因此，亟需一种高效催化体系，以实现低温、短时间条件下高收率得到目标产物。

发明内容

有鉴于此，本公开的目的在于提出一种钴基催化剂在生物质及其衍生物氢解反应中的应用。

基于上述目的，本公开提供了一种钴基催化剂在生物质及其衍生物氢解反应中的应用，包括以生物质或其衍生物为反应底物，所述反应底物与氢源在钴基催化剂的催化下发生氢解反应。

在一些实施方案中，所述生物质或其衍生物包括呋喃类化合物、高级脂肪酸和木质素中的至少一种；

和/或，所述氢源包括氢气和有机氢源中的至少一种。

在一些实施方案中，所述呋喃类化合物包括5-羟甲基糠醛、糠醛和糠醇中的至少一种；

和/或，所述高级脂肪酸包括棕榈酸、硬脂酸、油酸、花生酸和木质素酸中的至少一种；

和/或，所述木质素包括硬木木质素、软木木质素和草本木质素中的至少一种；优选地，所述硬木木质素包括桦木木质素、杨木木质素、柳木木质素、榉木木质素和橡木木质素中的至少一种，所述软木木质素包括松木木质素、杉木木质素和柏木木质素中的至少一种，所述草本木质素包括玉米秸秆木质素、小麦秸秆木质素和水稻秸秆木质素中的至少一种；

和/或，所述有机氢源包括甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇、甘油、甲酸、乙酸和环己烷中的至少一种，优选为异丙醇。

在一些实施方案中，所述反应底物与所述钴基催化剂的质量比为1：(0.01～2)；

和/或，所述反应温度为50～300℃，优选为130～210℃；

和/或，所述反应时间为0.5～20h，优选为2～16h；

和/或，所述氢气的压力为0.5～5MPa，优选为0.5～2Mpa；

和/或，所述反应底物和所述有机氢源的质量比为1:(0.5～20)，优选为1:(1～5)。

在一些实施方案中，所述氢解反应于反应介质中进行，其中，所述反应底物和所述反应介质的质量比为1:(1～20)，优选为1:(1～5)；所述反应介质包括水、离子液体和有机溶剂中的至少一种；

优选地，所述有机溶剂包括二氧六环、四氢呋喃、环己烷、十二烷、甲醇和乙醇中的至少一种。

在一些实施方案中，所述钴基催化剂包括核壳型Co@CoO催化剂，所述核壳型Co@CoO催化剂的核心为钴、外壳为含有氧空位的氧化亚钴。

在一些实施方案中，所述核壳型Co@CoO催化剂的制备方法包括制备前驱体，然后将所述前驱体进行任选地还原得到所述核壳型Co@CoO催化剂；

优选地，还原气体中氢气的体积分数为5～30％,更优选为5～15％；