一种有效糠醛转化为2-甲基呋喃催化剂的制备方法技术

一种有效糠醛转化为2‑甲基呋喃催化剂的制备方法，涉及一种催化剂的制备方法，催化剂采用溶剂热（水、醇等）均匀沉淀结合蒸馏处理制备方法，实现活性组分Cu高度分散以及与助剂的有效协同结合。催化剂主要成分CuO质量百分含量为10‑50%，氧化硅或氧化铝的质量百分含量为50‑90%，以及其他助剂质量百分含量为0‑15%。该催化剂用于糠醛气相加氢制备2‑甲基呋喃，糠醛转化率为100%，2‑甲基呋喃选择性达94%以上。本发明专利技术通过与Cu和助剂有效结合，实现Cu在载体表面的高度分散以及Cu结构的有效调控，使催化剂在糠醛加氢合成2‑甲基呋喃反应中具有高活性和稳定性。

Preparation of an Effective Catalyst for Conversion of Furfural to 2-Methylfuran

A preparation method of an effective catalyst for converting furfural to 2 methyl furan relates to a preparation method of catalyst. The catalyst is prepared by solvothermal homogeneous precipitation (water, alcohol, etc.) combined with distillation treatment to realize highly dispersed active component Cu and effective synergistic combination with auxiliaries. The mass percentage of CuO, silica or alumina, and other additives are 10.50%, 50.90% and 0.15% respectively. The catalyst was used for the preparation of 2 methyl furan by gas phase hydrogenation of furfural. The conversion of furfural was 100%, and the selectivity of 2 methyl furan was over 94%. The catalyst has high activity and stability in the hydrogenation of furfural to 2 -methylfuran reaction by effectively combining copper and promoter to realize high dispersion of copper on the surface of carrier and effective regulation of the structure of copper.

【技术实现步骤摘要】
一种有效糠醛转化为2-甲基呋喃催化剂的制备方法
本专利技术涉及一种催化剂的制备方法，特别是涉及一种有效糠醛转化为2-甲基呋喃催化剂的制备方法。
技术介绍
2-甲基呋喃是一种重要的有机化工原料，广泛应用于医药、农药和精细化工等方面。以它为原料可以合成一系列有机化学品，如戊二烯、戊二醇、乙酰丙醇及酮类；在医药行业中，2-甲基呋喃用于制取维生素B1和抗痢疾药磷酸氯喹、磷酸伯氨喹等。工业上制取2-甲基呋喃都是采用糠醛催化加氢生产，而该过程的关键是开发高性能催化剂。目前工业上使用的催化剂主要是Cu-Cr系催化剂，其价格十分昂贵。采用CuO-Cr2O3/石墨或氧化铝为催化剂，当反应温度为200-300℃，反应压力0.005-0.3MPa、液空速0.25-0.5hr-1时，2-甲基的收率可达到90%。采用混合法制备了组成为CuO5%～15%，Cr2O30.5%～5%，Al2O380%～90%，0.01%～2%的至少一种碱金属和碱土金属氧化物（K2O、Na2O、CaO、BaO、MgO，较适宜含量0.5%～1%），0.01%～2%的至少一种选自P、Bi、Ce、Mo、Zn、B、Co的氧化物（较佳范围为0.04%～1%）。在常压条件下，反应温度为230～240℃、液空速0.25～0.40h–1条件下，实验室连续运转1200h后，糠醛转化率可达99%～100%，2-甲基呋喃选择性达95%以上，收率可达92.5～94%。采用蒸氨法合成Cu/SiO2催化剂，展现出优异催化糠醛合成2-甲基呋喃性能，糠醛转化率达到100%，2-甲基呋喃选择性92%以上。这些催化剂部分含有极毒的致癌物质Cr，不但在生产中给操作人员带来了伤害，而且在催化剂废弃处理时又造成了严重的环境污染。而有的催化剂稳定性需要进一步提高。为此，研究者们都在积极努力开发高效无Cr催化剂。中国专利报道了“一种糠醛气相加氢制2-甲基呋喃的催化剂及其制备方法”组分为CuO18-22%，ZnO3-7%以及载体Al2O373-77%的无Cr催化剂。在反应温度为230度，常压，液空速0.4hr-1条件下，糠醛转化率为100%。2-甲基呋喃选择性为91%-94%。虽然该催化剂给出了较高的2-甲基呋喃选择性，但催化剂的稳定性较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种有效糠醛转化为2-甲基呋喃催化剂的制备方法，该方法采用水热与蒸馏协同合成Cu催化剂，使活性组分分散好，并实现活性组分与助剂的有效结合，以及催化剂结构的有效调控，性能稳定，具有绿色环保特点；本专利技术催化剂具工业应用特性。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种有效糠醛转化为2-甲基呋喃催化剂的制备方法，所述方法包括以下制备过程：将金属铜盐和碱金属或碱土金属盐溶入水溶液中，并加入乙醇或其他小分子醇，然后加入硅溶胶或直接加入氧化硅载体，然后加入沉积负载剂，实现各组分的有效固载，最后经过滤、洗涤、干燥、成型和焙烧，最终制得催化剂的氧化态前躯体；其中，金属盐溶液加入醇后，加入沉积负载剂，再经过水热和蒸馏处理，使Ph值为7，再经过过滤、洗涤、干燥和焙烧，得到氧化物前驱体；其中，铜为活性组分，碱金属或碱土金属为助剂；金属铜盐、碱金属或碱土金属盐为相应的可溶性硝酸盐，其中，沉积负载剂为(NH4)2CO3、尿素、NaOH或氨水中的一种或两种；上述干燥的温度为100-120℃，焙烧的温度为400-500℃。所述的一种有效糠醛转化为2-甲基呋喃催化剂的制备方法，所述铜盐和助剂的硝酸盐在硅溶胶中的浓度为0.1-2mol/l，并加入小分子醇，或铜盐溶液中直接加入氧化硅粉，然后加入沉积负载剂，沉积负载剂溶液浓度为0.1-2mol/l。所述的一种有效糠醛转化为2-甲基呋喃催化剂的制备方法，所述催化剂先通过水热反应后，再经过蒸馏反应，实现活性组分以及助剂的高分散负载和活性组分与助剂的有效结合，提高催化剂活性和稳定性。所述的一种有效糠醛转化为2-甲基呋喃催化剂的制备方法，所述助剂碱金属或碱土金属为Na、Sr、Ca、Ba、Zn中的一种或两种。所述的一种有效糠醛转化为2-甲基呋喃催化剂的制备方法，所述活性组分CuO质量百分含量为10-50%，氧化硅的质量百分含量为50-90%，助剂NaO、Sr2O、CaO、BaO和ZnO的一种或两种的总质量百分含量为0-15%。本专利技术的优点与效果是：1.本专利技术与传统浸渍法相比，采用水热与蒸馏协同合成Cu催化剂，使活性组分分散好，并实现活性组分与助剂的有效结合，以及催化剂结构的有效调控，性能稳定；2.本专利技术催化剂具有高活性和高选择性，糠醛转化率为100%，2-甲基呋喃选择性94%以上；3.本专利技术催化剂组分中不含Cr，具有绿色环保特点；4.本专利技术催化剂糠醛加氢制备2-甲基呋喃性能稳定，催化剂极具工业应用特性。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进行详细说明。本专利技术将金属铜盐、碱金属、碱土金属盐溶于硅溶胶或铝溶胶,或氧化硅，并加入一定量水溶液中，然后与一定量醇溶剂，同时加入尿素、碳酸铵等，并在反应釜中进行水热反应一定时间，取出后在进行加入蒸馏至Ph值约7，然后经过过滤、洗涤、干燥和在空气中焙烧，最终制得催化剂的氧化态前躯体。具体的反应步骤是：按各组分的含量，将所需金属硝酸盐的一种或多种溶于硅溶胶或铝溶胶，或氧化硅，然后与然后加入一定量溶剂，包括水和醇，并加入Cu沉积负载剂，控制温度为70-100℃，水热反应4-20小时，然后在80-100℃条件下蒸馏，pH值控制在7左右;其中铜为活性组分，其含量15-50%，碱金属或碱土金属为助剂,其含量为0-15%，氧化硅或氧化铝含量为40-80%。其中沉积负责剂为尿素、(NH4)2CO3、NaOH或氨水中的一种或两种；所得的沉淀在100-120℃温度条件下干燥12-24h，然后进一步在400-500℃条件下焙烧3-6h即制得催化剂。实施例1将25.6克三水硝酸铜溶于100ml去离子水中，然后加入到250ml硅溶胶中。取32克碳酸铵溶于200ml去离子水中，然后将碳酸铵溶液加入到金属盐溶液中，并转移到水热反应釜中，在100℃条件下反应4小时，然后进行蒸馏反应至pH为7，然后经过滤和洗涤后，在110℃条件下干燥12小时，然后在马弗炉中400℃焙烧4小时制得催化剂。实施例2将32克三水硝酸铜，8.36克硝酸钡溶于100ml去离子水中，然后加入到250ml硅溶胶中。取36克尿素溶于100ml去离子水中，在搅拌条件下将两种溶液混合，并转移到水热反应釜中，在100℃条件下反应4小时，然后进行蒸馏反应至pH为7，然后经过滤和洗涤后，在110℃条件下干燥12小时，然后在马弗炉中450℃焙烧4小时制得催化剂。实施例3将32克三水硝酸铜溶于150ml水与乙醇溶液中，H2O：C2H5OH=2，然后加入到250ml硅溶胶中。取36克尿素溶于100ml去离子水中，在搅拌条件下将两种溶液混合，并转移到水热反应釜中，在100℃条件下反应4小时，然后进行蒸馏反应至pH为7，然后经过滤和洗涤后，在110℃条件下干燥12小时，然后在马弗炉中450℃焙烧4小时制得催化剂。实施例4将32克三水硝酸铜，然后加入到250ml水与乙醇溶液中，H2O：C2H5OH=2。取36克尿素溶于100ml去离子水中，在搅拌条件下将两种溶液混合，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有效糠醛转化为2‑甲基呋喃催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下制备过程：将金属铜盐和碱金属或碱土金属盐溶入水溶液中，并加入乙醇或其他小分子醇，然后加入硅溶胶或直接加入氧化硅载体，然后加入沉积负载剂，实现各组分的有效固载，最后经过滤、洗涤、干燥、成型和焙烧，最终制得催化剂的氧化态前躯体；其中，金属盐溶液加入醇后，加入沉积负载剂，再经过水热和蒸馏处理，使Ph值为7，再经过过滤、洗涤、干燥和焙烧，得到氧化物前驱体；其中，铜为活性组分，碱金属或碱土金属为助剂；金属铜盐、碱金属或碱土金属盐为相应的可溶性硝酸盐，其中，沉积负载剂为 (NH4)2CO3、尿素、NaOH或氨水中的一种或两种；上述干燥的温度为100‑120℃，焙烧的温度为400‑500℃。

【技术特征摘要】
1.一种有效糠醛转化为2-甲基呋喃催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下制备过程：将金属铜盐和碱金属或碱土金属盐溶入水溶液中，并加入乙醇或其他小分子醇，然后加入硅溶胶或直接加入氧化硅载体，然后加入沉积负载剂，实现各组分的有效固载，最后经过滤、洗涤、干燥、成型和焙烧，最终制得催化剂的氧化态前躯体；其中，金属盐溶液加入醇后，加入沉积负载剂，再经过水热和蒸馏处理，使Ph值为7，再经过过滤、洗涤、干燥和焙烧，得到氧化物前驱体；其中，铜为活性组分，碱金属或碱土金属为助剂；金属铜盐、碱金属或碱土金属盐为相应的可溶性硝酸盐，其中，沉积负载剂为(NH4)2CO3、尿素、NaOH或氨水中的一种或两种；上述干燥的温度为100-120℃，焙烧的温度为400-500℃。2.根据权利要求1所述的一种有效糠醛转化为2-甲基呋喃催化剂的制备方法，其特征在于，所述铜盐和助剂的硝酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：王康军，丁玉山，张雅静，丁茯，贾松岩，
申请(专利权)人：沈阳化工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21