本发明专利技术公开了一种糠醇的绿色合成路线，所述合成路线采用多孔纳米碳化硅负载铂催化剂，在室温、水溶剂中催化糠醛的选择加氢反应，高选择性地合成所述糠醇。所述多孔纳米碳化硅负载铂催化剂具有较大的比表面积与孔体积，有类似于花菜的形貌结构，铂粒子分布均匀，具有较高的分散度，有利于催化剂活性中心与反应底物的活化，因此在温和的反应条件下(室温、水溶剂)用于糠醛的选择加氢反应时，催化剂的活性高、糠醇的选择性高。本发明专利技术还公开了所述多孔纳米碳化硅负载铂催化剂的制备方法，以SiC为载体，以六水合氯铂酸为活性组分前体，经超声浸渍、干燥后在500℃99.999％的高纯氢中还原制备得到催化剂。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及精细化学品的制备领域，具体涉及一种糠醇的绿色合成方法、多孔纳米碳化硅负载铂催化剂。
技术介绍
在生物精炼体系中，糠醛是已经实现工业化生产的平台化合物之一，其原料丰富多样，价格低廉。糠醛可由各种农副产品中萃取，包括玉米穗轴、燕麦与小麦的麦麸和锯木屑。因其主要由一些可再生的农业副产物获得，而不是不可再生的石油或煤炭获得，因而如何有效的、绿色的开发以糠醛为底物的化学转化和应用吸引了很多科学家们的目光。糠醇主要是由糠醛经过选择性加氢得到的不饱和醇类产物，被广泛地应用于精细化学品和聚合物的制备。例如，糠醇主要应用于合成赖氨酸，维生素C，润滑油，分散剂，塑化剂等，应用于恒温树脂、耐酸砖、耐腐蚀玻璃纤维、耐腐蚀聚合物混凝土和液体树脂电镀浴缸的生产。糠醇的工业制法是由糠醛加氢制得，加氢分为液相加氢和气相加氢两种。液相加氢法主要是：糠醛与氢气以1:42(摩尔比)的比例在Cu-Cr-Ca系催化剂存在下，于190～210℃，5-8MPa下(或10MPa以上，170℃，采用Cu-Cr催化剂)进行反应，反应结束后，沉降，除去固体催化剂，所得液体为糠醇粗品。气相加氢法主要是在列管式反应器中，糠醛与氢气以1:42(摩尔比)在Ni-Cu或Cr-Cu系催化剂存在下，于80～170℃，0.1～0.39MPa下反应制得。所得粗糠醇于80～87KPa下减压精馏以除去焦油状物质，然后用亚硫酸氢钠洗涤，干燥脱水后，再加入碳酸钠进行减压蒸馏，即得纯品呋喃甲醇。以上方法不仅反应条件苛刻，而且还会生成有毒的Cr2O3，对环境带来很大的危害。因此，设计一种绿色化的糠醇合成路线是非常有必要的，也具有重要的工业应用价值。因为含Cr的催化剂会带来很多的有毒的Cr2O3，所以研制不含Cr的催化剂具有很高的研究价值，Jigisha K.Parikh等人用浸渍法制备了不含Cr的双金属Co-Cu/SBA-15催化剂。在2兆帕氢气170度反应4个小时、糠醛与溶剂异丙醇摩尔比为1:7的条件下，可以得到80％的糠醇选择性。该研究尽管没有使用含Cr的催化剂，但反应条件非常苛刻。为了在温和条件下实现对糠醛的选择加氢制备糠醇，很多科学家采用了贵金属催化剂作为活性中心。Georgios Kyriakou等人以SiO2,ZnO,γ-Al2O3,CeO2，MgO为载体制备了担载量为2wt％的负载铂催化剂，发现这些不同载体负载的铂催化剂在常压氢气、50-70度，反应近7个小时的条件下催化糠醛的选择加氢反应，其中性能相对较好的Pt/γ-Al2O3催化剂，可以在50度、常压氢气、甲醇为溶剂、反应7个小时后获得80％的糠醛转化率和99％的糠醇选择性；但是其底物的相对量很少(在20mg催化剂用量时，底物用量仅为16.5μL)，且反应时间为7个小时，表明催化剂活性还不够高(Applied Catalysis B:Environmental 180(2016)580–585)。另外，D.Srinivas等人分别制备了Pd/γ-Al2O3、Pt/γ-Al2O3催化剂，发现Pd对糠醛的选择加氢产物主要是四氢呋喃甲醇，而活性中心Pt对应的加氢产物则主要是糠醇。5wt％Pt/γ-Al2O3催化剂在以异丙醇为溶剂、2兆帕氢气、60度下反应5个小时的条件下得到45.7％的转化率和98.1％的选择性(1克糠醛、0.05克催化剂)(Journal of Catalysis 327(2015)65-77)。尽管氧化铝负载的铂催化剂可以获得较好的糠醇选择性，但反应条件同样比较苛刻，并且即使这么苛刻的反应条件下转化率仍然不高，依然存在反应活性不高的问题。碳化硅是由美国人艾奇逊在1891年电熔金刚石实验时，在实验室偶然发现的一种碳化物，由于当时误认为是金刚石的混合体，故取名金刚砂。碳化硅的硬度很大,莫氏硬度为9.5级，仅次于世界上最硬的金刚石(10级)，具有优良的导热性能，是一种半导体，高温时能抗氧化。碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，除作磨料用外，还有很多其他用途:如用作功能陶瓷、高级耐火材料、磨料及冶金原料。目前碳化硅材料主要用于光电催化及其高温反应等领域，包括光催化反应、费托合成反应、太阳能电池、电催化氧化等反应，在传统催化反应领域，尤其是气液固三相反应中还不多见，作为载体负载活性金属纳米粒子用于糠醛的选择性催化氢化反应还未见相关报道。
技术实现思路
为了克服现有技术中的上述缺陷，本专利技术的目的是提供一种糠醇的绿色合成路线，采用多孔纳米碳化硅负载铂为催化剂、在室温、水作溶剂的温和条件下高效催化糠醛的选择性加氢反应，可以高选择性地制备糠醇。本专利技术提出的糠醇的绿色合成方法，采用比较温和的反应条件，在室温、水溶剂中进行糠醇的高选择性合成，具体包括以下步骤：(1)将多孔纳米碳化硅负载铂催化剂xPt/SiC在300-500℃的氢气气氛中预处理2-6小时；(2)将上述预处理后的催化剂与溶剂、糠醛在高压反应釜中用99.999％的纯氢中进行3次置换，然后通入压力为0.5-2.0兆帕的纯氢气，在电磁搅拌下进行催化氢化反应，其反应温度为25℃恒温水浴，反应时间为30-300分钟，得到所述糠醇。其中，步骤(1)中，所述多孔纳米碳化硅负载铂催化剂xPt/SiC中，x为1～5；优选地，x为1，3，或5，即包括Pt/SiC、3Pt/SiC和5Pt/SiC。所述预处理的温度优选地为400℃；预处理的时间优选地为2小时。高温预处理保证了由于接触空气导致的催化剂被氧化的部分表面，被充分还原为金属态物种。结合实验我们发现2个小时400℃的高纯氢条件下预处理可以得到最高的催化活性，说明2个小时的预处理已经足够把催化剂充分还原。其中，步骤(2)中，所述糠醛的摩尔浓度为0.3-2mol/L；优选地，为0.4mol/L。所述多孔纳米碳化硅负载铂催化剂与糠醛的物质的量之比为1:100-1:2000；优选地，为1:800。所述溶剂为去离子水。所述纯氢气的压力优选地为1.0兆帕。所述反应时间优选地为180分钟。所述糠醛的转化率为78-99.2％；所述糠醇的选择性为95.5-98.0％。所述氢化反应结束后，还可以包括将产物糠醇与催化剂分离，用气相色谱对其产物进行分析的步骤。本专利技术还提出了一种多孔纳米碳化硅负载铂催化剂xPt/SiC，(x表示Pt在催化剂中的重量百分比)，所述x为1～5；优选地，x为1、3或5，分别命名为Pt/SiC、3Pt/SiC和5Pt/SiC。所述催化剂以多孔纳米碳化硅材料(SiC)为载体，类似于花菜的形貌结构，Pt粒子粒径均匀，分布均匀，且在SiC载体上高度分散，铂粒子的平均粒径为1.3-4.2nm，具有1％-5％不同的担载量，金属铂在载体表面的分散度为27％-87％，有利于催化剂活性中心与反应底物的活化；催化剂的比表面积为260-340m2/g，孔体积为0.40-0.60cm3/g。用于糠醛的选择加氢制备糠醇，在温和的反应条件下(室温、水作溶剂)可以获得较好的糠醛转化率和糠醇选择性。本专利技术所选用的多孔纳米碳化硅不仅保留了工业碳化硅较高的化学稳定性的特点，还具有较高的比表面积，便于活性组分在载体表面的分散。以3Pt/SiC催化剂为例，所述催化剂具有较大的比表面本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种糠醇的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将多孔纳米碳化硅负载铂催化剂xPt/SiC在300‑500℃的氢气气氛中预处理2‑6小时；(2)将上述预处理后的催化剂与溶剂、糠醛在高压反应釜中用99.999％的纯氢中进行3次置换，然后通入压力为0.5‑2兆帕的纯氢气，搅拌下进行催化氢化反应得到所述糠醇；反应温度为25℃，反应时间为30‑240分钟；其中，所述多孔纳米碳化硅负载铂催化剂xPt/SiC中，x表示铂在催化剂中的重量百分比，为1～5。
【技术特征摘要】
1.一种糠醇的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将多孔纳米碳化硅负载铂催化剂xPt/SiC在300-500℃的氢气气氛中预处理2-6小时；(2)将上述预处理后的催化剂与溶剂、糠醛在高压反应釜中用99.999％的纯氢中进行3次置换，然后通入压力为0.5-2兆帕的纯氢气，搅拌下进行催化氢化反应得到所述糠醇；反应温度为25℃，反应时间为30-240分钟；其中，所述多孔纳米碳化硅负载铂催化剂xPt/SiC中，x表示铂在催化剂中的重量百分比，为1～5。2.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤(1)中，所述x为1、3或5。3.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤(1)中，预处理的温度为400℃。4.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤(2)中，所述糠醛的摩尔浓度为0.3-2mol/L。5.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤(2)中，所述多孔纳米碳化硅负载铂催化剂与糠醛的物质的量之比为1:100-1:2000。6.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤(2)中，所述溶剂为去离子水。7.一种多孔纳米碳化硅负载铂催化剂，其特征在于，用xPt/SiC表示，x表示铂在催化剂中的重量百分比，所述x为1～5。8.如权利要求7所述的多孔纳米碳化硅负载铂催化剂，其特征在于，所述催...
【专利技术属性】
技术研发人员：李晓红，姚瑞华，吴鹏，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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