含羰基或羟基化合物催化脱氧制备烷烃类化合物的方法技术

本发明专利技术提供了一种用于含羰基或羟基的化合物催化脱氧制备烷烃类化合物的方法，所述方法包括在负载型金属催化剂存在下，使含羰基或羟基的化合物与H2进行加氢脱氧反应，得到烷烃类化合物，包括以下步骤：含羰基或羟基的化合物在负载型金属催化剂的催化作用下，与H2进行加氢脱氧反应，得到烷烃类化合物，其中所述负载型金属催化剂由载体和负载于所述载体上的活性金属组成，所述加氢脱氧反应在100～230℃的温度和0.1～10MPa的H2压力下进行。通过本发明专利技术的方法，可以在温和反应条件下以高转化率和高选择性由含羰基或羟基的化合物催化脱氧制得烷烃类化合物，同时催化剂可以循环使用，具有良好的工业应用前景。

【技术实现步骤摘要】
含羰基或羟基化合物催化脱氧制备烷烃类化合物的方法
本专利技术涉及化合物制备
，尤其涉及一种用于含羰基或羟基的化合物催化脱氧制备烷烃类化合物的方法。
技术介绍
烷烃类化合物化学性质稳定，常用作溶剂、有机合成原料和燃料，在有机合成、化工工业和能源领域具有广泛的应用。在工业应用上，对含羰基或羟基的化合物如醛、酮、酸、酯或醇加氢脱氧制备相应的烷烃是常见并且重要的一项技术。例如原料硬脂酸是自然界广泛存在的一种脂肪酸，几乎所有油脂中都有含量不等的硬脂酸，而十七烷和十八烷作为长链烷烃，是重要的化工原料和能源物资，将硬脂酸高效地转化为生物柴油具有重大的能源战略意义。CN104722329A公开了一种生物油脂催化加氢制备烷烃的催化剂，其中的催化剂通过将10％～50％重量的活性金属Ni、Mo、Co或W负载到由碱金属、碱土金属、稀土金属改性的Al2O3或分子筛构成的载体上获得。然而，该申请中的催化加氢反应需要在高温(250～450℃)以及特定的氢油比和空速下进行；尽管其中的催化剂活性金属使用的是非贵金属，但是所述催化剂用于其载体改性的金属中仍然主要使用了稀土金属如Ce、La等，同时该催化剂用于制备烷烃的反应活性较差，例如产物选择性仅在80％左右，而且完全没有提及其循环使用性能。另外，CN107325835A公开了一种水热法转化油脂或其水解产物高级脂肪酸为长链烷烃的方法，其中使用的催化剂为金属粉末，使得反应后催化剂无法循环利用；同时其中的反应需要在约300℃的高温下进行，反应条件苛刻。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供反应条件温和且反应后催化剂通过简单后处理可以再次循环利用的用于含羰基或羟基的化合物催化脱氧制备烷烃类化合物的新方法。本专利技术提供了一种用于含羰基或羟基的化合物催化脱氧制备烷烃类化合物的方法，所述方法包括在负载型金属催化剂存在下，使含羰基或羟基的化合物与H2进行加氢脱氧反应，得到烷烃类化合物，其中，所述负载型金属催化剂由载体和负载于所述载体上的活性金属组成，所述载体选自La2O3、ZrO2·Al2O3、ZrO2·La2O3、ZrO2·CeO2、ZrO2·Pr6O11、ZrO2·Nd2O3、ZrO2·Yb2O3、ZrO2·V2O5、ZrO2·ZnO2、ZrO2·Nb2O5、ZrO2·MoO3或ZrO2·MgO，所述活性金属是选自Ru、Rh、Pd、Os、Ir和Pt中的一种或多种，并且所述加氢脱氧反应在100～230℃的温度和0.1～10MPa的H2压力下进行。在一个优选实施方案中，所述负载型金属催化剂在使用之前经过氢气氛围中的预还原处理。在一个优选实施方案中，所述载体是La2O3、ZrO2·Al2O3或ZrO2·La2O3。在一个优选实施方案中，基于所述负载型金属催化剂的重量，所述活性金属的含量为0.3％～8.0％。在一个优选实施方案中，所述负载型金属催化剂如下制备：a)将含载体金属离子的可溶性盐与表面活性剂在水中混合，并通过加入碱溶液调节pH值以获得沉淀物，所得沉淀物经煅烧得到催化剂载体；b)将所获得的催化剂载体分散在溶剂中，并加入含活性金属离子的盐，搅拌混合后烘干，得到所述负载型金属催化剂。在一个进一步优选的实施方案中，在步骤a)中，所述表面活性剂是十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯吡咯烷酮或十二烷基苯磺酸钠。在一个进一步优选的实施方案中，在步骤a)中，所述碱溶液是氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或氨水溶液。在一个进一步优选的实施方案中，在步骤a)中，所述煅烧的温度为400～800℃。在一个进一步优选的实施方案中，在步骤b)中，所述溶剂是水、乙醇、丙酮、二乙醚、甲苯或二甲苯。在一个进一步优选的实施方案中，在步骤b)中，所述含活性金属离子的盐是硝酸盐、醋酸盐或氯化物盐。在一个优选实施方案中，所述含羰基或羟基的化合物为醇、醛、酮、酸或酯化合物。在一个优选实施方案中，所述加氢脱氧反应在100～200℃的温度和1～8MPa的H2压力下进行0.5～24h。在一个优选实施方案中，所述加氢脱氧反应在120～180℃的温度和2～6MPa的H2压力下进行1～10h。在一个优选实施方案中，将所述负载型金属催化剂循环使用。与现有技术相比，本专利技术提供了一种反应条件温和、反应后催化剂通过简单后处理而可以循环利用的用于含羰基或羟基的化合物催化脱氧制备烷烃类化合物的新方法。本专利技术通过采用具有特定组成的负载型金属催化剂，能够以高转化率、高选择性或产物收率、温和反应条件、简单反应装置设备等从含羰基或羟基的化合物催化脱氧制得用作溶剂、有机合成原料和/或燃料等的烷烃类化合物，具有良好的工业应用前景。具体实施方式本专利技术涉及一种用于含羰基或羟基的化合物催化脱氧制备烷烃类化合物的方法，所述方法包括在负载型金属催化剂存在下，使含羰基或羟基的化合物与H2进行加氢脱氧反应，得到烷烃类化合物。如本文中使用的，作为反应原料的“含羰基或羟基的化合物”是指含有一个或多个羰基(-CO-)或一个或多个羟基(-OH)官能团的任何化合物，其可以为有机化学领域中常见的醛、酮、酸、酯或醇等化合物，并且该含羰基或羟基的化合物可以是既含有羰基又含有羟基的化合物。此外，本专利技术对于含羰基或羟基的化合物的碳原子数没有特别限制，常见地可以为1～50个碳原子，优选为1～30个碳原子，更优选为2～20个碳原子，最优选为5～20个碳原子。如本文中使用的，作为反应产物的“烷烃类化合物”涵盖上述含羰基或羟基的化合物通过本专利技术的催化加氢脱氧反应得到的所有反应产物，包括通过本专利技术的催化加氢脱氧反应获得的烷烃(直链或支链)、环烷烃(带有或没有取代基如C1-10烷基、卤素等)、以及分子内含有一个或多个选自O、S或N的杂原子的烷烃或环烷烃如呋喃类，其可以是单一烷烃类化合物，也可以是多种烷烃类化合物的混合物。当所获得的烷烃类化合物是混合物时，可以根据需要通过本领域常用的方法进行分离，或者可以根据需要直接以混合物使用，例如用作溶剂或燃料等。此外，在本专利技术中，作为反应产物的烷烃类化合物，其碳原子数由作为反应原料的含羰基或羟基的化合物决定，即其碳原子数范围通常也可以为1～50个碳原子，优选为1～30个碳原子，更优选为2～20个碳原子，最优选为5～20个碳原子。在本专利技术的方法中，负载型金属催化剂由载体和负载于载体上的活性金属组成。本专利技术使用的催化剂中的载体可以为氧化镧(La2O3)、氧化铝改性的氧化锆(ZrO2·Al2O3)、镧系金属氧化物改性的氧化锆(如ZrO2·La2O3、ZrO2·CeO2、ZrO2·Pr6O11、ZrO2·Nd2O3、ZrO2·Yb2O3)、第四周期过渡金属氧化物改性的氧化锆(如ZrO2·V2O5、ZrO2·ZnO2)、第五周期过渡金属氧化物改性的氧化锆(如ZrO2·Nb2O5、ZrO2·MoO3)或碱土金属氧化物改性的氧化锆(如ZrO2·MgO)。优选地，所述载体为La2O3、ZrO2·Al2O3或ZrO2·La2O3，更优选地为ZrO2·Al2O3。本专利技术使用的催化剂中的活性金属是选自Ru、、Rh、Pd、Os、Ir和Pt中的一种或多种。优选地，在本专利技术的某些具体实施例中，使用的催化剂为Ru/La2O3、Ru/ZrO2·Al2O3、Ru/ZrO2·La2O3、Ru/Z本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于含羰基或羟基的化合物催化脱氧制备烷烃类化合物的方法，所述方法包括在负载型金属催化剂存在下，使含羰基或羟基的化合物与H2进行加氢脱氧反应，得到烷烃类化合物，其中，所述负载型金属催化剂由载体和负载于所述载体上的活性金属组成，所述载体选自La2O3、ZrO2·Al2O3、ZrO2·La2O3、ZrO2·CeO2、ZrO2·Pr6O11、ZrO2·Nd2O3、ZrO2·Yb2O3、ZrO2·V2O5、ZrO2·ZnO2、ZrO2·Nb2O5、ZrO2·MoO3或ZrO2·MgO，所述活性金属是选自Ru、Rh、Pd、Os、Ir和Pt中的一种或多种；并且所述加氢脱氧反应在100～230℃的温度和0.1～10MPa的H2压力下进行。

【技术特征摘要】
1.一种用于含羰基或羟基的化合物催化脱氧制备烷烃类化合物的方法，所述方法包括在负载型金属催化剂存在下，使含羰基或羟基的化合物与H2进行加氢脱氧反应，得到烷烃类化合物，其中，所述负载型金属催化剂由载体和负载于所述载体上的活性金属组成，所述载体选自La2O3、ZrO2·Al2O3、ZrO2·La2O3、ZrO2·CeO2、ZrO2·Pr6O11、ZrO2·Nd2O3、ZrO2·Yb2O3、ZrO2·V2O5、ZrO2·ZnO2、ZrO2·Nb2O5、ZrO2·MoO3或ZrO2·MgO，所述活性金属是选自Ru、Rh、Pd、Os、Ir和Pt中的一种或多种；并且所述加氢脱氧反应在100～230℃的温度和0.1～10MPa的H2压力下进行。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述负载型金属催化剂在使用之前经过在氢气氛围中的预还原处理。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述载体是La2O3、ZrO2·Al2O3或ZrO2·La2O3。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述负载型金属催化剂的重量，所述活性金属的含量为0.3％～8.0％。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述负载型金...

【专利技术属性】
技术研发人员：张颖，王昊，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34