一种具有脱氧加氢功能的催化剂及其制备方法和羰基化合物的脱氧加氢方法技术

本发明专利技术涉及催化剂领域，公开了一种具有脱氧加氢功能的催化剂及其制备方法和羰基化合物的脱氧加氢方法。所述催化剂含有载体和负载在载体上的钯，所述载体为磷酸铌孔材料且包括铌、磷和氧元素，其孔容在0.3cm

A catalyst for deoxidization and hydrogenation and its preparation method and deoxygenation and hydrogenation of carbonyl compounds

The present invention relates to the field of catalyst, and discloses a catalyst with deoxygenation and hydrogenation function, a preparation method and a dehydrogenation process of carbonyl compounds. The catalyst contains a carrier and a palladium supported on the carrier. The carrier is a niobium phosphate hole material, including niobium, phosphorus and oxygen, and its pores are in 0.3cm.

【技术实现步骤摘要】
一种具有脱氧加氢功能的催化剂及其制备方法和羰基化合物的脱氧加氢方法
本专利技术涉及催化剂领域，具体地，涉及一种具有脱氧加氢功能的催化剂及其制备方法和羰基化合物的脱氧加氢方法。
技术介绍
随着化石资源的日益紧张，以及人类对能源资源的迅速增长，极大刺激了可再生资源的开发利用。生物质资源是可再生资源中唯一的含碳资源，其主要组成为纤维素、半纤维素和木质素。这些组分又可通过水解、加氢等手段生产葡萄糖、木糖及相应的多元醇等。近年来，单糖及其多元醇已经成为生物质资源转化利用的重要平台化合物。而这类转化大多在水相条件下进行。美国科学家报道了利用硅酸铝负载铂的催化剂，水相条件下，通过催化剂加氢，将山梨醇转化为烷烃。CN102389832B公开了一种HZSM-5和MCM-41为载体，担载镍的催化剂及其在山梨醇加氢反应中的应用。然而，上述报道中的催化剂在催化葡萄糖时一般产生直链烷烃，其辛烷值较低。因此，如何利用葡萄糖制备具有高辛烷值的燃料显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有的催化剂活性较低的缺陷，提供一种具有优异脱氧加氢功能的催化剂及其制备方法和羰基化合物的脱氧加氢方法。为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种具有脱氧加氢功能的催化剂，该催化剂含有载体和负载在所述载体上的钯，所述载体为磷酸铌孔材料，所述磷酸铌孔材料包括：铌元素、磷元素和氧元素，其中，所述磷酸铌孔材料的孔容在0.3cm3/g以上、平均孔径在9nm以上、氮气等温吸脱附测试下具有3-60nm的孔径分布、5.6-15.8nm范围的孔径占总孔径分布量的比例≥80％。第二方面，本专利技术提供了一种制备具有脱氧加氢功能的催化剂的方法，该方法包括：在载体上负载钯，所述载体为磷酸铌孔材料，所述磷酸铌孔材料包括：铌元素、磷元素和氧元素，其中，所述磷酸铌孔材料的孔容在0.3cm3/g以上、平均孔径在9nm以上、氮气等温吸脱附测试下具有3-60nm的孔径分布、5.6-15.8nm范围的孔径占总孔径分布量的比例≥80％。第三方面，本专利技术提供了一种羰基化合物的脱氧加氢方法，该方法包括：在脱氧加氢条件下，将含有羰基化合物的原料与催化剂接触，所述催化剂为第一方面所述的催化剂和/或由第二方面所述的方法制得的催化剂，所述脱氧加氢条件包括：温度为100-140℃，时间为2-120h。本专利技术提供的催化剂可将羰基化合物一步加氢转化为液体含氧物质，具有较好的含氧化合物选择性。而且，在催化葡萄糖时，得到的含氧化合物仅保留一个氧原子，这些含有一个氧原子的含氧物质具有较高的辛烷值，是潜在的汽油调和组分。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是根据本专利技术的一种实施方式中使用的磷酸铌孔材料的氮气吸脱附曲线图；图2是根据本专利技术的一种实施方式中使用的磷酸铌孔材料的透射电子显微镜(TEM)照片；图3是根据本专利技术的一种实施方式中使用的磷酸铌孔材料的X-射线衍射(XRD)谱图；图4是根据本专利技术的一种实施方式的脱氧加氢产物的高效液相色谱分析结果图；图5是根据本专利技术的另一种实施方式的脱氧加氢产物的高效液相色谱分析结果图。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术中，在未作相反说明的情况下，使用的术语“辛烷值”指研究法辛烷值RON，其值越高，表明燃料抗爆性能越好。第一方面中，本专利技术提供的具有脱氧加氢功能的催化剂含有载体和负载在所述载体上的钯，所述载体为磷酸铌孔材料，所述磷酸铌孔材料包括：铌元素、磷元素和氧元素，其中，所述磷酸铌孔材料的孔容在0.3cm3/g以上、平均孔径在9nm以上、氮气等温吸脱附测试下具有3-60nm的孔径分布、5.6-15.8nm范围的孔径占总孔径分布量的比例≥80％。磷酸铌孔材料的孔容指孔材料内的孔体积，平均孔径指平均孔内直径，这为本领域技术人员所熟知，此处不赘述。优选地，所述磷酸铌孔材料的孔容为0.3-0.5cm3/g。优选地，所述磷酸铌孔材料的平均孔径为9-10.6nm。优选地，所述磷酸铌孔材料在氮气等温吸脱附测试下5.6-15.8nm范围的孔径占总孔径分布量的比例80-95％。本专利技术中5.6-15.8nm范围的孔径占总孔径分布量的比例可以按如下公式计算：5.6-15.8nm范围的孔径的数量/3-60nm范围的孔径的数量×100％。优选地，所述磷酸铌孔材料的比表面积为140-300m2/g。其中，磷酸铌孔材料的比表面积是指BET总比表面积，可以按照ASTMD4222-98标准方法测得。根据本专利技术的优选实施方式，磷酸铌孔材料中铌元素与磷元素的摩尔比为1：0.4-2.6，进一步优选地，磷酸铌孔材料中铌元素与磷元素的摩尔比为1：0.45-1.5(如1:0.45、1:0.6、1:0.8、1:1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5或前述数值之间的任意值)。本专利技术对前述磷酸铌孔材料的制备方法无特殊要求，只要能够制备得到具有上述结构的磷酸铌孔材料即可，根据本专利技术的一种优选的实施方式，本专利技术采用超声处理的方法制备前述磷酸铌孔材料。因此，本专利技术使用的磷酸铌孔材料的制备方法包括：在溶剂的存在下，将可溶性铌盐、磷源和模板剂混合后进行超声处理，再将超声处理后得到的固相进行焙烧。在制备磷酸铌孔材料的方法中，在未作相反说明的情况下，本专利技术中的可溶性铌盐的用量以铌元素计，磷源的用量以磷元素计。在制备磷酸铌孔材料的方法中，可以根据磷酸铌孔材料中铌元素与磷元素的含量确定可溶性铌盐和磷源的用量比。根据优选的实施方式，所述可溶性铌盐与磷源的摩尔比为1：0.4-2.6，更优选为1：0.45-1.5(如1:0.45、1:0.6、1:0.8、1:1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5或前述数值之间的任意值)。优选地，相对于每摩尔的可溶性铌盐(以铌元素计)，所述模板剂的用量为3-120g(如4g、15g、25g、35g、45g、55g、65g、75g、85g、95g、105g、115g或前述数值之间的任意值)，更优选为35-75g。优选地，相对于每摩尔的可溶性铌盐，溶剂的用量为2-20L，更优选为5-10L。在制备磷酸铌孔材料的方法中，所述可溶性铌盐可以为本领域常见的各种能够提供铌元素的可溶性物质，可以为有机可溶性铌盐，也可以为无机可溶性铌盐。优选情况下，所述可溶性铌盐为五氯化铌、草酸铌(例如，参见CN1935772A或CN1911892A)、苹果酸铌、酒石酸铌(例如，参见CN102951683A)和柠檬酸铌中的至少一种。根据磷酸铌孔材料的制备方法的一种优选实施方式，所述可溶性铌盐为(水溶性)柠檬酸铌且所述柠檬酸铌通过以下方法制得(换言之，所述方法还包括通过以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有脱氧加氢功能的催化剂，该催化剂含有载体和负载在所述载体上的钯，其特征在于，所述载体为磷酸铌孔材料，所述磷酸铌孔材料包括：铌元素、磷元素和氧元素，其中，所述磷酸铌孔材料的孔容在0.3cm

【技术特征摘要】
1.一种具有脱氧加氢功能的催化剂，该催化剂含有载体和负载在所述载体上的钯，其特征在于，所述载体为磷酸铌孔材料，所述磷酸铌孔材料包括：铌元素、磷元素和氧元素，其中，所述磷酸铌孔材料的孔容在0.3cm3/g以上、平均孔径在9nm以上、氮气等温吸脱附测试下具有3-60nm的孔径分布、5.6-15.8nm范围的孔径占总孔径分布量的比例≥80％。2.根据权利要求1所述的催化剂，其中，所述磷酸铌孔材料的孔容为0.3-0.5cm3/g、平均孔径为9-10.6nm、氮气等温吸脱附测试下5.6-15.8nm范围的孔径占总孔径分布量的比例80-95％；和/或所述磷酸铌孔材料的比表面积为140-300m2/g。3.根据权利要求1所述的催化剂，其中，铌元素与磷元素的摩尔比为1：0.4-2.6。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的催化剂，其中，相对于每100重量份的载体，钯的含量为0.05-10重量份；和/或钯以还原态的形式负载在所述载体上。5.一种制备具有脱氧加氢功能的催化剂的方法，该方法包括：在载体上负载钯，其特征在于，所述载体为磷酸铌孔材料，所述磷酸铌孔材料包括：铌元素、磷元素和氧元素，其中，所述磷酸铌孔材料的孔容在0.3cm3/g以上、平均孔径在9nm以上、氮气等温吸脱附测试下具有3-60nm的孔径分布、5.6-15.8nm范围的孔径占总孔径分布量的比例≥80％。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述磷酸铌孔材料的孔容为0.3-0.5cm3/g、平均孔径为9-10.6nm、氮气等温吸脱附测试下5.6-15.8nm范围的孔径占总孔径分布量的比例80-95％；和/或，所述磷酸铌孔材料的比表面积为140-300m2/g。7.根据权利要求5所述的方法，其中，铌元素与磷元素的摩尔比为1：0.4-2.6。8.根据权利要求5-7中任意一项所述的方法，其中，所述方法包括通过以下方式制备所述磷酸铌孔材料：在溶剂的存在下，将可溶性铌盐、磷源和模板剂混合后进行超声处理，再将超声处理后得到的固相进行焙烧。9.根据权利要求8所述的方法，其中，相对于每摩尔的可溶性铌盐，所述模板剂的用量为3-120g，所述可溶性铌盐以铌元素计。10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述可溶性铌盐为五氯化铌、草酸铌、苹果酸铌、酒石酸铌和柠檬酸铌中的至少一种；和/或所述溶剂为水、甲醇和乙醇中的至少一种。11.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述可溶性铌盐为柠檬酸铌且所述柠檬酸铌通过以下方法制得：将铌源与氢氟酸接触反应，直至反应体系变得澄清；将得到的澄...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭勇，刘金胜，蔺建民，李宝石，高岚，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11