[发明专利]一种用于糠醛加氢生产2-甲基呋喃的铜基双金属合金催化剂及其制备方法和使用方法

说明书

本发明属于生物质转化技术领域，公开一种用于糠醛加氢生产2‑甲基呋喃的铜基双金属合金催化剂及其制备方法和使用方法。催化剂包含载体和活性组分，载体为二氧化硅，活性组分为铜基双金属合金，铜基双金属合金除铜之外的另外一种金属为Fe、Co、Ni、Mn、Ti中的一种。制备方法，包括（I）、SiOsubgt;2/subgt;电沉积液的制备，（II）、铜钴双金属合金电沉积液的制备，（III）、铜钴双金属合金催化剂的制备。本发明所制备的催化剂具有工艺简单、成本低廉、经济实用，可长周期使用，具有可控的粒径以及较高的分散度，表现出优异的催化活性。

技术领域

本发明属于生物质转化技术领域，具体涉及一种用于糠醛加氢生产2-甲基呋喃的铜基双金属合金催化剂及其制备方法和使用方法。

背景技术

随着社会的快速发展，能源问题日渐突出，生物质转化成为解决能源危机的一种有效途径，这对于人类发展有着重大意义。生物质主要来自于农作物的废弃部分，比如玉米秸秆、甘蔗渣等，糠醛是目前少数可以直接从农林废弃物中工业化生产的生物质基平台化合物，来源广泛、取材方便、成本低廉、可再生。糠醛能用于生产乙酰丙酸、2-甲基呋喃、2-甲基四氢呋喃、糠醇等多种有着重要用途的化工中间体和化工产品。其中产物之一2-甲基呋喃具有接近于乙醇的能量密度且有更高的沸点和辛烷值，可作为一种新型的石油燃料替代品；并且由于其是一种医药中间体和良好的溶剂，在医药研发中也被广泛使用。

糠醛加氢反应的有效进行离不开高效催化剂。目前应用于糠醛加氢反应的多是贵金属基（铂、钯、钌等）催化剂，但是这大大增加了生产成本，而被限制发展。而作为替代品的非贵金属基催化剂，存在着糠醛转化和产物选择性低、稳定性差等弊端，并且催化剂的评价大多是非连续反应状态，因此实际应用价值大打折扣。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于糠醛加氢生产2-甲基呋喃的铜基双金属合金催化剂及其制备方法和使用方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种用于糠醛加氢生产2-甲基呋喃的铜基双金属合金催化剂，催化剂包含载体和活性组分，载体为二氧化硅，活性组分为铜基双金属合金，铜基双金属合金除铜之外的另外一种金属为Fe、Co、Ni、Mn、Ti中的一种。

制备方法，制备步骤如下：

（I）、SiO₂电沉积液的制备：

按照水和乙醇的体积比为1∶(0.2-1.2)，首先将50-500mL的水和50-500mL乙醇进行混合，然后加入硝酸钾2-20g，并采用酸溶液调节上述溶液的pH=2-4，接着加入有机硅溶剂5-100mL，持续搅拌0.5-2h，获得SiO₂电沉积液；

（II）、铜钴双金属合金电沉积液的制备：

按照铜钴在水中的总摩尔浓度为0.01-0.5mol/L、铜钴摩尔比为（5-30）∶1，将铜盐和钴盐溶于100-300mL水中，室温下搅拌0.5-2h，获得铜钴双金属合金电沉积液；

（III）、铜钴双金属合金催化剂的制备：

（IIIa）、沉积SiO₂纳米颗粒：以两片铜片分别做工作电极和对电极、甘汞电极做参比电极，将工作电极、对电极和甘汞电极放入含有步骤（I）所得SiO₂电沉积液的三电极电解池中，并放置一个转子持续搅拌，设置工作电极的直流恒压为1.0~5.0V，沉积1-10min；取出工作电极、对电极和甘汞电极；

（IIIb）、沉积铜钴双金属合金：将工作电极、对电极和甘汞电极放入含有步骤（II）所得铜钴双金属合金电沉积液的三电极电解池中，设置工作电极的直流恒压为-0.5~-3.0V，沉积1-10min；取出工作电极、对电极和甘汞电极；