一种催化剂的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种催化剂的制备方法及应用，属于催化化学领域。该方法采用三水硝酸铜、六水硝酸镁、九水硝酸铝三种金属盐为主体，使用氢氧化钠为沉淀剂，通过恒定pH值共沉淀法，经过滴定、搅拌、老化、抽滤、洗涤、干燥，得到CuO-MgO-Al2O3水滑石（前驱体），经过高温焙烧得到相应的CuO-MgO-Al2O3复合金属氧化物催化剂，并将其用于超临界甲醇中催化液化纤维素方法。再使用其作为催化剂，在超临界甲醇中纤维素进行液化反应，结果证明在该催化剂活性高、稳定性好，在液化实验中对纤维素有较高的液化率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种催化剂的制备方法及应用，属于催化化学领域。该方法采用三水硝酸铜、六水硝酸镁、九水硝酸铝三种金属盐为主体，使用氢氧化钠为沉淀剂，通过恒定pH值共沉淀法，经过滴定、搅拌、老化、抽滤、洗涤、干燥，得到CuO-MgO-Al2O3水滑石（前驱体），经过高温焙烧得到相应的CuO-MgO-Al2O3复合金属氧化物催化剂，并将其用于超临界甲醇中催化液化纤维素方法。再使用其作为催化剂，在超临界甲醇中纤维素进行液化反应，结果证明在该催化剂活性高、稳定性好，在液化实验中对纤维素有较高的液化率。【专利说明】一种催化剂的制备方法及应用
本专利技术提供一种催化剂的制备方法及应用，属于催化化学领域。
技术介绍
化石能源资源趋于枯竭，开发新的生物质能源是解决能源问题的可行途径。生物质是指由光合作用合成的各种有机体的总称，具有可再生和环境零污染等优点。简单、绿色、高效、节能地转化生物质能制备燃料和化学品，可以极大地减轻人类对化石类能源的依赖，可以减少CO2排放，遂成为最符合当前发展需要的理想选择。生物质资源中木质纤维素类生物质是最丰富的生物质资源，包含纤维素、半纤维素和木质素。将纤维素转化为生物醇、生物油的方法已经成为了当前社会研究的重点。 水滑石是一类阴离子层状结构化合物，对金属阳离子具有很好的分散作用。水滑石在经过高温焙烧后形成均一、稳定的复合金属氧化物，并在许多催化过程中表现出良好的催化效果。 目前对于生物质资源的利用涌现的一种新方法是将生物质一锅法转化成燃料或化学品，使生物质通过简单的一步方法进行转化。如以纤维素为原料，将其在高温高压甲醇中一锅催化转移加氢转化成为醇类，反应中不直接使用H2而使用甲醇作为氢源，反应压力低，对设备要求不高。这种一步法转化的系统中，最重要的问题是寻找能促进反应进行的催化剂体系。根据以往对碳水化合物水解加氢的研究结果，效果较好的催化剂系统包括两部分:一是过渡金属催化剂；二是稀酸或具有足够酸性的固体负载物质(如硅铝、酸性沸石)。但是无机液体酸的使用会导致催化剂回收难、反应器腐蚀、废物量大等问题。而固体催化剂由于具有易于分离、可重复使用以及适于反应条件的优点，在生物质一锅法转化中得到重视。 用于甲醇重整制氢的催化剂主要有两类=CuO-MgO催化剂和贵金属催化剂。贵金属催化剂的缺点是价格昂贵，而CuO-MgO催化剂活性高，选择性好，便宜易得，但催化剂的结构和活性稳定性较差；水滑石是一类层状结构的复合金属氢氧化物，对金属阳离子具有很好的分散作用；但是在纤维素转移加氢液化研究中未被采用过；本专利技术提供一种利用CuO-MgO-Al2O3水滑石为前驱体，制备复合金属氧化物催化剂，并用于超临界甲醇纤维素的催化液化。本专利技术使用一种简单方便的方法制备得到的催化剂，其能将纤维素液化率提高很多，液化产物中低碳醇的含量明显提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种催化剂的制备方法，具体包括以下步骤: (1)将三种金属硝酸盐Cu (NO3)2 *3H20,Mg (NO3)2.6Η20 和 Al (NO3) 3.9Η20 溶于去离子水中得到金属硝酸盐混合溶液，在金属硝酸盐混合溶液中Cu2+的摩尔而浓度为0.5^5.0mol/L, Mg2+ 的摩尔浓度为 0.5^5.0 mol/L, Al3+ 的摩尔而浓度为 0.5^5.0 mol/L ；(2)采用恒定pH共沉淀法，pH=10，将步骤(I)中得到的金属硝酸盐混合溶液与浓度为0.5mol/L-10mol/L的NaOH溶液共同滴入恒温去离子水浴中，搅拌使其混合均匀；(3 )充分混合后的溶液经过水浴静置老化、洗涤、过滤后将滤渣干燥得到CuO-MgO-Al2O3水滑石前驱体； (4)将CuO-MgO-Al2O3水滑石前驱体进行高温焙烧，得到CuO-MgO-Al2O3催化剂。 本专利技术步骤(I)中Cu2+和Mg2+的摩尔浓度比为0.5:广2:1，Cu2+和Mg2+摩尔浓度之和和Al3+的摩尔浓度比为1:1。 本专利技术步骤(2)中所述的去离子水放入恒温水浴中，水浴温度为50°C ?100°C。 本专利技术步骤(2)中NaOH溶液与金属硝酸盐混合溶液的体积比为1:1?1:5。 本专利技术步骤(2)中搅拌速度为100r/min?500r/min。 本专利技术步骤(3)中老化过程的条件:水浴静置老化lh-lOh，其中水浴温度为500C?100°C，洗涤的条件为使用去离子水洗涤至pH小于8，干燥条件为在60°C ?100°C干燥8h?20h。 本专利技术步骤(4)中所述高温焙烧的条件为300°C?1000°C空气中焙烧3tT20h。 本专利技术的另一目的在于提供所述催化剂用于催化液化纤维素的方法，按CuO-MgO-Al2O3催化剂与纤维素质量比为5:20(Γ50:200的比例将CuO-MgO-Al2O3催化剂加入纤维素的甲醇溶液中，在超临界状态下发生液化反应，选择性生成C2-C7醇，其中，反应压力为5Mpa-30Mpa，反应温度为200°C?400°C，反应时间为15飞OOmin ;将其冷却后把固液混合物离心，液体产物进行GC-MS分析，固体产物进行干燥称重，计算液化率。 本专利技术的原理为:Cl)甲醇重整 CH3OH 催化剤? C0+2H2 (I) C0+H20 催化剤 η C02+H2 (2)(2)纤维素加氢分解 cellulose H ' 催1 核J > alcohols + CO2 (3)将生物质与复合金属氧化物催化剂共同放入高压间歇式反应釜中，不必提供外部氢源，直接进行液化；得到高效转化生物质的一种新方法，将生物质一锅法转化成燃料或化学品，使生物质通过简单的一步方法进行转化；如以纤维素为原料，将其在高温高压甲醇中一锅催化转移加氢转化成为醇类，反应中不直接使用H2而使用甲醇作为氢源，反应压力低，对设备要求不高；在甲醇重整制氢研究中，Cu系催化剂因其活性高、选择性好、便宜易得等优点得到很好的应用。 本专利技术的有益效果是:(O使生物质通过简单的一步方法进行转化，转化成燃料或化学品；(2)反应中不直接使用H2而使用甲醇作为氢源，反应压力低，对设备要求不高；(3)该催化剂活性高、稳定性好，在液化实验中对纤维素有较高的液化率。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术所描述的CuO-MgO-Al2O3催化剂制备方法的流程图；图2为本专利技术所描述的催化剂使用于超临界甲醇中纤维素的液化反应流程； 图3是实施例1中CuO-MgO-Al2O3催化剂的XRD图谱；图4是实施例1中CuO-MgO-Al2O3催化剂的H2-TPR图谱；图5是实施例1中CuO-MgO-Al2O3催化剂的FT-1R图谱。 【具体实施方式】 下面结合【具体实施方式】对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。 实施例1本实施例所述CuO-MgO-Al2O3催化剂的制备方法，具体包括以下步骤: (1)将三种金属硝酸盐Cu (NO3)2 *3H20,Mg (NO3)2.6Η20 和 Al (NO3) 3.9Η20 溶于去离子水中得到金属硝酸盐混合溶液，其中金属硝酸盐混合溶液中Cu2+的摩尔浓度为1.5mol/L，Mg2+的摩尔浓度为1.0moI/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种催化剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）将三种金属硝酸盐Cu（NO3）2·3H2O、Mg（NO3）2·6H2O和Al（NO3）3·9H2O溶于去离子水中得到金属硝酸盐混合溶液，在金属硝酸盐混合溶液中 Cu2+的摩尔而浓度为0.5~5.0 mol/L，Mg2+的摩尔浓度为0.5~5.0 mol/L，Al3+的摩尔而浓度为0.5~5.0 mol/L；（2）采用恒定pH共沉淀法，pH=10，将步骤（1）中得到的金属硝酸盐混合溶液与浓度为0.5mol/L‑10mol/L 的NaOH溶液共同滴入恒温去离子水浴中，搅拌使其混合均匀；（3）充分混合后的溶液经过水浴静置老化、洗涤、过滤后将滤渣干燥得到CuO‑MgO‑Al2O3水滑石前驱体；（4）将CuO‑MgO‑Al2O3水滑石前驱体进行高温焙烧，得到CuO‑MgO‑Al2O3催化剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：包桂蓉，陈新怡，李法社，李秀凤，孙美佳，谭方关，王华，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53