[发明专利]一种Cu/Cr基催化剂及其制备方法和用于制备1,2-戊二醇的用途

说明书

本发明公开了一种Cu/Cr基复合金属氧化物催化剂及其制备方法和在由乙醇和1,2‑丙二醇制备1,2‑戊二醇中的应用。所述催化剂表示为Cu_m1Cr_m2X_m3O_m4，其中m1、m2和m3分别为金属Cu、Cr和X活性组分的摩尔比，m4为化学计量比的化学需氧量。其中m1为0.1～10，m2为0.1～10，m3为0～5，以及m4为化学计量比的化学需氧量。本发明提供的以丰富价廉的低碳醇为原料的生物基1,2‑戊二醇的制备新路线，解决了现行的1,2‑戊二醇生产技术原料价格居高不下，且普遍存在工艺流程复杂、生产成本较高、设备腐蚀严重等问题。所述非贵金属铜/铬基催化剂，实现了温和的条件下1,2‑丙二醇的高效转化，目标产物1,2‑戊二醇的选择性可达60％以上，且具有催化剂易制备，价格低廉的优点。

技术领域

本发明属于化工催化剂领域，涉及1,2-戊二醇的制备方法，具体的说涉及一种Cu/Cr基复合金属氧化物催化剂及其制备方法和用于制备1,2-戊二醇的用途。

背景技术

1,2-戊二醇是合成杀菌剂丙环唑的关键中间体，近年来随着该杀菌剂应用的逐步推广，1,2-戊二醇的需求量逐年提高；同时，1,2-戊二醇具有优异的保湿性能和防腐作用，可用于护肤霜、眼霜、护肤水、婴儿护理产品、防晒等各种护肤产品；另外，1,2-戊二醇也是生产聚酯纤维、表面活性剂、医药等产品的重要原料。

目前，国内外制备戊二醇的传统方法仍以石油基原料合成工艺为主，主要有如下的方法：(1)正戊酸法：以正戊酸为原料，经过溴代、水解和还原反应制得1,2-戊二醇，其工艺过程为正戊酸溴化→2-溴正戊酸→2-羟基正戊酸→1,2-戊二醇。(2)正戊醇法：正戊醇脱水→1-戊烯→1-环氧戊烷→1,2-戊二醇。(3)1,2-环氧戊烷法：通过1,2-环氧戊烷的甲酸溶液水解得到1,2-戊二醇。原料1,2-环氧戊烷是1-戊烯氧化加工得到的产品，因此也可称为1-戊烯法。以上制备1,2-戊二醇的方法均具有步骤繁琐、成本高、污染大等缺点。

目前制备1,2-戊二醇较为成熟的新工艺路线为烯烃氧化法与生物质基呋喃衍生物催化氢解法。在烯烃氧化法中烯烃作为原料，在催化剂和氧化剂存在的条件下，经过多步反应与操作得到1,2-戊二醇，该反应路线复杂、工艺生产成本高等原因限制了其大规模应用。后者以来源广泛且稳定的生物质资源为原料，通过催化氢解技术生产1,2-戊二醇，生物质基呋喃衍生物催化氢解法主要以贵金属为催化剂且催化活性低，使得其难以推广应用。

国内生产1 2-戊二醇的企业很少，特别是产量较大的企业几乎没有，这使得国内1,2-戊二醇必须依赖进口，很大程度上制约了我国丙环唑及高档护肤品的发展。另外，用来合成1,2-戊二醇的1-戊烯和1,2-环氧戊烷原料依赖进口，成本高也是制约我国1,2-戊二醇合成的重要原因。随着石油资源的持续减少及1,2-戊二醇需求量的增加，发展新的以丰富价廉的生物质基化合物为原料的1,2-戊二醇生产新技术是突破目前1,2-戊二醇生产瓶颈的关键。

低分子醇的Guerbet缩合反应为我们获得长链醇提供了一条有效的化学催化转化路线。利用乙醇、丙二醇等低碳醇，通过控制Guerbet缩合步骤，使其选择性的直接生成1,2-戊二醇具有来源广泛、价格低廉的优点，这是一条具有实用性和新颖性的过程。其开发成功可产生显著的经济效益和社会效益，并具有深远的科学意义和长远的战略意义，同时也符合绿色化学的原则和可持续发展的理念。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提出一种Cu/Cr基复合金属氧化物催化剂及其制备方法和在由乙醇和1,2-丙二醇制备1,2-戊二醇中的应用。所述1,2-戊二醇的制备方法具体以来源广泛，成本低廉、原料可再生的低碳醇乙醇和1,2-丙二醇为原料，使用根据本发明制备的特定的Cu/Cr基复合金属氧化物催化剂，将脱氢/Guerbet缩合/加氢等多个步骤耦合一锅法制备1,2戊二醇。