[发明专利]一种碱金属修饰的负载型金属催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种碱金属修饰的负载型金属催化剂及其制备方法和应用，属于金属催化剂技术领域。通过将金属前驱体与碱金属前驱体溶于水中，负载到载体上，干燥后，在空气气氛中焙烧后得到碱金属修饰的负载型金属催化剂，将所得的催化剂用于催化5‑羟甲基糠醛加氢制备2,5‑呋喃二甲醇，2,5‑呋喃二甲醇的选择性可达到99％，本发明的催化剂成本低、无需还原处理、催化反应条件温和，具有商业化推广应用价值。

技术领域

本发明属于金属催化剂技术领域，具体涉及一种碱金属修饰的负载型金属催化剂、制备方法及该催化剂在催化5-羟甲基糠醛加氢制备2,5-呋喃二甲醇中的应用。

背景技术

5-羟甲基糠醛(HMF)是一种重要的平台化合物，可以由源于生物质的葡萄糖和果糖经脱水过程大量产生，其化学性质活泼，可通过加氢、氧化、酯化、开环反应合成一系列具有高附加值的化学品。

2,5-呋喃二甲醇具有二元醇的性质，可用于合成医药和香料药物中间体，可以作为单体合成聚酯、聚氨酯等聚合材料(CN107442177A)。通过催化5-羟甲基糠醛选择性加氢可以制备2,5-呋喃二甲醇(BHMF)。

目前，用于催化HMF选择性加氢制备BHMF的催化剂主要为负载型金属催化剂(CN110204519A)。比如：Pt/Al₂O₃催化剂应用于催化HMF加氢反应，BHMF的收率是85％(GreenChem.2012,14,1626-1634)。类似地，Au/Al₂O₃催化剂应用于催化HMF加氢反应，BHMF的收率是96％(RSC Adv.,2013,3,1033-1036)。目前存在的主要问题是选择性偏低，另外，如制备过程复杂、成本高、选择性低，限制了其进一步的工业应用。然而，将碱金属修饰的负载型金属催化剂用于催化HMF选择性加氢制备BHMF的相关研究还未见报道。

发明内容

本发明为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种碱金属修饰的负载型金属催化剂、制备方法及该催化剂在催化5-羟甲基糠醛加氢制备2,5-呋喃二甲醇中的应用，本发明的碱金属修饰的负载型金属催化剂，能够提高催化剂的活性、选择性和稳定性，该催化剂的合成路径简单、容易操作、成本低、2,5-呋喃二甲醇选择高，具有商业化推广应用价值。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种碱金属修饰的负载型金属催化剂的制备方法，主要包括以下步骤：将金属前驱体与碱金属前驱体溶于水中，负载到载体上，于40～120℃条件下干燥，在空气气氛中200～700℃焙烧1～10h，得到碱金属修饰的负载型金属催化剂；所述的金属为贵金属或非贵金属中的一种或两种以上；所述的贵金属为Pt、Pd、Rh、Ir、Ru、Au、Ag中的一种，所述的非贵金属为Cu、Co、Ni中的一种，所述碱金属为Na、K、Rb、Cs的一种或两种以上；所述载体为碱金属元素中一种或两种以上的碱性金属氧化物。

基于以上技术方案，优选的，焙烧温度为300～400℃，焙烧时间为2～4h。

基于以上技术方案，优选的，所述的载体包括氧化锌、氧化铝、氧化镁、氧化铝镁、氧化钙、氧化钡、氧化镧中的一种或两种以上。

基于以上技术方案，优选的，所述碱金属前驱体中的碱金属的负载量为0.1～1wt％；所述金属前驱体中的金属的负载量为0.1～20wt％。

基于以上技术方案，优选的，贵金属负载量为0.1wt％～1wt％，非贵金属负载量为1wt％～20wt％。

基于以上技术方案，优选的，所述的金属前驱体为相应金属的硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐、醋酸盐、氯化物。

基于以上技术方案，优选的，所述的碱金属前驱体为相应金属的氯化盐、碳酸盐、硝酸盐、氢氧化物。

本发明另一方面提供上述制备方法制备的碱金属修饰的负载型金属催化剂。