[发明专利]一种纤维素加氢磁性催化剂的制备及其应用方法

摘要

本发明涉及一种纤维素加氢磁性催化剂的制备及其应用方法。该催化剂的制备方法为：以海绵金属为感应内核，活性炭完全包覆的海绵金属为载体，采用水热法得到钨铈锆复合氧化物包裹的海绵金属磁性颗粒，最后采用浸渍法将活性金属浸渍盐溶液附着于氧化物表面，经焙烧、还原后得到活性金属负载的复合氧化物整体式磁性催化剂。将上述制备的催化剂置于磁感应加热反应器用于催化纤维素加氢反应，纤维素能够高选择性催化转化为乙二醇、1,2‑丙二醇等低碳多元醇。本发明制备的磁性催化剂可用于在磁感应加热反应器中进行纤维素加氢降解，工艺过程简单，反应条件温和，能耗低，对环境友好，为面向磁感应加热反应器催化纤维素加氢反应体系提供了一种新的思路。

主权项

1.一种纤维素加氢磁性催化剂的制备方法，其特征在于：该制备方法以海绵金属为感应内核，活性炭完全包覆的海绵金属为载体，水热法合成钨铈锆复合氧化物包裹的海绵金属磁性颗粒，然后将活性金属附着于氧化物表面，得到活性金属负载的复合氧化物整体式磁性催化剂，其具体操作步骤如下：步骤1：酸洗海绵金属：将海绵金属在质量分数为5％的氢氧化钠溶液中浸泡1‑5h，以除去其表面的有机杂质，再用1‑3mol/L的硝酸溶液浸泡10‑30min，以除去其表面的无机杂质和铁氧化物，产物经三次水洗至pH中性，真空干燥，密封备用；步骤2：活性炭完全包覆海绵金属：将酸洗后的海绵金属溶于水中，搅拌条件下加入1‑3mol/L的葡萄糖溶液、淀粉溶液或环糊精溶液作为碳源，60‑80℃下恒温搅拌6‑8h，放入真空干燥箱中60‑80℃干燥4‑6h直至完全烘干，研磨后表面上覆盖一层活性炭在氮气氛围下400‑600℃煅烧2‑4h，研磨之后密封保存，得到活性炭完全包裹的海绵金属即为催化剂载体；步骤3：将氧化物包裹在上述催化剂载体：称取上述催化剂载体和ZrO(NO₃)₂·6H₂O、(NH₄)₆W₁₂O₃₉·xH₂O、Ce(NO₃)₃·6H₂O前驱体溶于去离子水中，使催化剂载体与钨铈锆复合氧化物质量比为1:10‑10:1，感应内核与去离子水质量比为1:20‑1:60，各氧化物之间的质量比可随意调配，缓慢加入NH₄OH，保持溶液pH＝9，然后移入聚四氟乙烯内衬搅拌1h后装入不锈钢高压釜内，在150‑200℃下反应18‑24h，产物经多次洗涤、真空干燥、研磨后，放入空气气氛的马弗炉中500‑800℃煅烧2‑6h得到WO₃‑CeO₂‑ZrO₂复合氧化物包裹的海绵金属；步骤4：将活性金属负载在上述复合氧化物包裹的海绵金属上：称取步骤3中制备的钨铈锆复合氧化物包裹的海绵金属，加入活性金属浸渍盐，以载体的质量计，活性金属的负载量为1‑10wt％，60‑80℃下恒温搅拌6‑8h，放入真空干燥箱中60‑80℃干燥4‑6h直至完全烘干，研磨后，在空气氛围下400‑600℃煅烧2‑4h，研磨后，将催化剂前驱体置于氢气下高温还原，还原温度为300‑500℃，还原时间2‑5h，得到活性金属负载的复合氧化物整体式磁性催化剂。