一种催化转化生物质制备环戊醇或环戊酮的方法技术

本发明专利技术涉及一种催化转化生物质制备环戊醇或环戊酮的方法。使用含Cu催化剂，用去离子水作溶剂，在高压釜中加入糠醛或糠醇，充入氢气，在一定的反应温度下反应得到产物环戊醇或环戊酮。该催化剂制备方法简单，可通过控制反应条件，催化糠醛或糠醇高度选择性的加氢制备环戊醇或环戊酮，催化效果好，易于回收重复使用，有很好的工业应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种催化转化生物质制备环戊醇或环戊酮的方法
本专利技术涉及一种催化转化生物质制备环戊醇或环戊酮的方法。
技术介绍
环戊醇是一种重要的精细化学中间体，被广泛用于医药、染料和香料的生产，同时也是药物和香料的溶剂。工业上通常用环戊酮加氢来制备环戊醇。环戊酮是一种多功能的精细化工原料。它可以用于合成药物，杀虫剂，橡胶化学品，除草剂和香料。环戊酮可以很容易地溶解各种树脂，因此被广泛用作电子行业的溶剂。传统的环戊酮合成方法是己二酸及其衍生物的热解和环戊烯的氧化。反应条件苛刻，过程繁琐。目前，环戊酮需求量很大，但仍然依赖化石基原料制备。随着全球化石燃料的减少，对替代能源的需求迅速增长。利用可再生生物质生产化学品对于未来化学工业的可持续发展具有重要意义。糠醛是木糖的酸催化脱水产物，木糖是半纤维素的主要组分。在工业中，糠醛由富含戊聚糖的农业原料生产，如秸秆，玉米芯，燕麦壳，甘蔗渣等。糠醛的催化氢化反应是一个重要的反应，它可以获得糠醇，四氢呋喃甲醇，2-甲基呋喃，2-甲基四氢呋喃，戊二烯，戊二醇等。糠醛是在水中进行戊糖的酸催化脱水的产物。从形成的水溶液中分离糠醛的过程增加了其生产成本。使用糠醛水溶液作为制备化学品和燃料的原料将显着降低糠醛生产成本。因此，用去离子水作为溶剂，催化糠醛或糠醇高度选择性加氢制备环戊醇或环戊酮的工艺方法，有很好的工业应用前景。
技术实现思路
本专利技术提供一种催化转化生物质制备环戊醇或环戊酮的方法。通过控制反应条件催化糠醛或糠醇高度选择性加氢制备环戊醇或环戊酮。催化效果好，易于回收重复使用，有很好的工业应用前景。本专利技术的技术方案为：一种催化转化生物质制备环戊醇或环戊酮的方法，其特征在于，使用含Cu催化剂，用去离子水作溶剂，在高压釜中加入糠醛或糠醇，充入氢气，在一定的反应温度下反应得到产物环戊醇或环戊酮。停止加热后冷却至室温，检测糠醛或糠醇的转化率和环戊醇或环戊酮的选择性。优选上述的含Cu催化剂是CuxMgyAl2不同摩尔比的化合物，其中x/y＝0.07-0.25，(x+y)/2＝3。含Cu催化剂用常规方法制备，即先通过共沉淀法制备，然后通过在惰性气体氛围下煅烧，最后在氢气氛围下还原制得。优选催化剂的用量为糠醛或糠醇质量的10％-30％。优选去离子水的质量为糠醛或糠醇质量的1.6-20倍。优选氢气的用量为0.2MPa-4.0MPa。优选反应温度为160-200℃；反应时间为3-21h。有益效果：本专利技术提供的催化剂所用的制备方法简单，通过控制反应条件催化糠醛或糠醇高度选择性加氢制备环戊醇或环戊酮。使用糠醛水溶液作为制备化学品和燃料的原料，能显着降低糠醛生产成本。有很好的工业应用前景。具体实施方式实施案例1：称取0.9664g三水合硝酸铜，14.3590g六水合硝酸镁，7.503g九水合硝酸铝于圆底烧瓶中，400ml去离子水作为溶剂将其溶解，记为溶液A。称取10.5990g碳酸钠，13.3333g氢氧化钠于圆底烧瓶中，400ml去离子水作为溶剂将其溶解，记为溶液B。在室温搅拌下将溶液A缓慢加入到溶液B中，2小时滴完。将混合溶液在110℃下环流处理12小时。过滤并用蒸馏水洗涤至PH为7。然后在真空干燥箱中80℃真空干燥12小时，得到的预催化剂于氮气氛围下在管式炉中煅烧到温度为300℃，升温速率为5℃/min，在该温度下保持4h。然后在氢气氛围下在管式炉中煅烧到温度为300℃，升温速率为5℃/min，在该温度下保持2h。自然降温到室温后得到催化剂Cu0.4Mg5.6Al2。实施案例2：称取1.9328g三水合硝酸铜，13.3333六水合硝酸镁，7.503g九水合硝酸铝于圆底烧瓶中，400ml去离子水作为溶剂将其溶解，记为溶液A。称取10.5990g碳酸钠，13.3333g氢氧化钠于圆底烧瓶中，400ml去离子水作为溶剂将其溶解，记为溶液B。在室温搅拌下将溶液A缓慢加入到溶液B中，2小时滴完。将混合溶液在110℃下环流处理12小时。过滤并用蒸馏水洗涤至PH为7。然后在真空干燥箱中80℃真空干燥12小时，得到的预催化剂于氮气氛围下在管式炉中煅烧到温度为300℃，升温速率为5℃/min，在该温度下保持4h。然后在氢气氛围下在管式炉中煅烧到温度为300℃，升温速率为5℃/min，在该温度下保持2h。自然降温到室温后得到催化剂Cu0.8Mg5.2Al2。实施案例3：称取2.8992g三水合硝酸铜，12.3077g六水合硝酸镁，7.503g九水合硝酸铝于圆底烧瓶中，400ml去离子水作为溶剂将其溶解，记为溶液A。称取10.5990g碳酸钠，13.3333g氢氧化钠于圆底烧瓶中，400ml去离子水作为溶剂将其溶解，记为溶液B。在室温搅拌下将溶液A缓慢加入到溶液B中，2小时滴完。将混合溶液在110℃下环流处理12小时。过滤并用蒸馏水洗涤至PH为7。然后在真空干燥箱中80℃真空干燥12小时，得到的预催化剂于氮气氛围下在管式炉中煅烧到温度为300℃，升温速率为5℃/min，在该温度下保持4h。然后在氢气氛围下在管式炉中煅烧到温度为300℃，升温速率为5℃/min，在该温度下保持2h。自然降温到室温后得到催化剂Cu1.2Mg4.8Al2。实施案例4：催化糠醛或糠醇加氢制备环戊醇在反应釜中，加入0.1000g糠醛，2.0000g去离子水和催化剂Cu0.4Mg5.6Al2，且催化剂的量为20.0mg，密封反应釜。用氢气置换反应釜内的空气，置换3次后，充入2.0MPa氢气。置于190℃的加热套中加热反应12h，待反应结束后，从加热套中取出反应釜置于室温下降温到室温，用乙酸乙酯萃取，气相色谱检测糠醛的转化率和环戊醇的选择性。反应结果见表1中的实施案例4所示。实施案例5：催化糠醛或糠醇加氢制备环戊醇在反应釜中，加入0.1000g糠醛，2.0000g去离子水和催化剂Cu0.8Mg5.2Al2，且催化剂的量为20.0mg，密封反应釜。用氢气置换反应釜内的空气，置换3次后，充入2.0MPa氢气。置于190℃的加热套中加热反应12h，待反应结束后，从加热套中取出反应釜置于室温下降温到室温，用乙酸乙酯萃取，气相色谱检测糠醛的转化率和环戊醇的选择性。反应结果见表1中的实施案例5所示。实施案例6：催化糠醛或糠醇加氢制备环戊醇在反应釜中，加入0.1000g糠醛，2.0000g去离子水和催化剂Cu1.2Mg4.8Al2，且催化剂的量为20.0mg，密封反应釜。用氢气置换反应釜内的空气，置换3次后，充入2.0MPa氢气。置于190℃的加热套中加热反应12h，待反应结束后，从加热套中取出反应釜置于室温下降温到室温，用乙酸乙酯萃取，气相色谱检测糠醛的转化率和环戊醇的选择性。反应结果见表1中的实施案例6所示。实施案例7：催化糠醛或糠醇加氢制备环戊醇在反应釜中，加入0.1000g糠醇，2.0000g去离子水和催化剂Cu0.4Mg5.6Al2，且催化剂的量为20.0mg，密封反应釜。用氢气置换反应釜内的空气，置换3次后，充入2.0MPa氢气。置于190℃的加热套中加热反应12h，待反应结束后，从加热套中取出反应釜置于室温下降温到室温，用乙酸乙酯萃取，气相色谱检测糠醛的转化率和环戊醇的选择性。反应结果见表1中的实施案例7所示。实施案例8：催化糠醛或糠醇加氢制备环戊醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化转化生物质制备环戊醇或环戊酮的方法，其特征在于，使用含Cu催化剂，用去离子水作溶剂，在高压釜中加入糠醛或糠醇，充入氢气，在一定的反应温度下反应得到产物环戊醇或环戊酮。

【技术特征摘要】
1.一种催化转化生物质制备环戊醇或环戊酮的方法，其特征在于，使用含Cu催化剂，用去离子水作溶剂，在高压釜中加入糠醛或糠醇，充入氢气，在一定的反应温度下反应得到产物环戊醇或环戊酮。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的含Cu催化剂是CuxMgyAl2化合物，其中x/y＝0.07-0.25，(x+y)/2＝3。3.根据权利要求1所述的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄军，周旭阳，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32