一种用于5-羟甲基糠醛选择性加氢反应的铜催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于催化剂材料制备领域，公开了一种用于5‑羟甲基糠醛选择性加氢反应的铜催化剂及其制备方法和应用。本发明专利技术以水热法合成MOF‑199作为前驱体，然后通过热处理，制备Cu/Cu2O复合活性铜催化剂。本发明专利技术主要通过控制热处理时的气氛种类和含量，定向调控铜催化剂中的Cu2O含量，进而选择性调控5‑羟甲基糠醛选择性催化剂加氢的产物为2,5‑呋喃二甲醇(DMF)或2,5‑二甲基呋喃(DHMF)，以满足生产需要。本发明专利技术操作简单，铜高度均匀分散，在选择性加氢制取DMF和DHMF时，5‑羟甲基糠醛的转化率均能达100％，DMF的选择性高达90％，DHMF的选择性高达85％，催化剂具有高活性，高选择性特点。

A copper catalyst for selective hydrogenation of 5-hydroxymethyl furfural and its preparation and Application

The invention belongs to the field of catalyst material preparation, and discloses a copper catalyst for selective hydrogenation of 5 hydroxymethyl furfural, a preparation method and application thereof. The MOF 199 is synthesized by hydrothermal method as a precursor, and then the copper/Cu2O composite active copper catalyst is prepared by heat treatment. The invention mainly regulates the content of Cu2O in copper catalyst by controlling the type and content of atmosphere during heat treatment, and then selectively regulates the hydrogenation product of 5 hydroxymethyl furfural selective catalyst to 2,5 furan dimethyl alcohol (DMF) or 2,5 dimethyl furan (DHMF) to meet the production needs. The method has the advantages of simple operation, high uniform dispersion of copper, 100% conversion of 5 -hydroxymethyl furfural, 90% selectivity of DMF, 85% selectivity of DHMF, high activity and high selectivity of catalyst when selective hydrogenation is used to produce DMF and DHMF.

【技术实现步骤摘要】
一种用于5-羟甲基糠醛选择性加氢反应的铜催化剂及其制备方法和应用
本专利技术属于催化剂材料制备领域，特别涉及一种用于5-羟甲基糠醛选择性加氢反应的铜催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来，出于对化石能源用尽的担忧，人们开始关注各种可再生能源，其中就包括生物质可再生能源，可由木质素和纤维素制备的5-羟甲基糠醛，简称HMF，是可再生能源生物质资源利用的热点。5-羟甲基糠醛(HMF)，因其重要的平台性，及其大量高附加值的衍生物，而备受科研工作者关注，同时它也被认为是联系生物质与化石能源的关键桥梁。5-羟甲基糠醛的催化加氢的下游产物中，包括有2,5-二甲基呋喃(DMF)、乙酰丙酸乙酯、5-乙氧基甲基糠醛和长链烷烃等高品质的液体燃料。其中，选择性催化加氢得到的重要中间体2,5-呋喃二甲醇(DHMF)和高品质液体燃料2,5-二甲基呋喃最为引人注目，2,5-二甲基呋喃被科研工作者公认为是一种富有发展前景的新型液体生物燃料，与目前常见的生物燃料乙醇相比，DMF具有高能量密度、高辛烷值、不易挥发和易溶于汽油等优点。基于这些优点，使得DMF在液体生物能源领域中受到大量科研工作者的关注，成为能源领域本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于5‑羟甲基糠醛选择性加氢反应的铜催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：(1)将三水硝酸铜和均苯三甲酸分别溶于溶剂中得到硝酸铜溶液和均苯三甲酸溶液，再将硝酸铜溶液加入均苯三甲酸溶液中，混合均匀后得到混合液，然后将混合液经水热反应后得到反应液，再将反应液过滤后取沉淀物干燥得到前驱体MOF‑199；(2)将步骤(1)得到的前驱体MOF‑199在气体保护下进行焙烧，将焙烧后的固体粉碎得到固体粉末，即为用于5‑羟甲基糠醛选择性加氢反应的铜催化剂；或者，在步骤(2)之后还包括一个步骤(3)，具体如下：(1)将三水硝酸铜和均苯三甲酸分别溶于溶剂中得到硝酸铜溶液和均苯三甲酸溶液，再将硝酸...

【技术特征摘要】
1.一种用于5-羟甲基糠醛选择性加氢反应的铜催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：(1)将三水硝酸铜和均苯三甲酸分别溶于溶剂中得到硝酸铜溶液和均苯三甲酸溶液，再将硝酸铜溶液加入均苯三甲酸溶液中，混合均匀后得到混合液，然后将混合液经水热反应后得到反应液，再将反应液过滤后取沉淀物干燥得到前驱体MOF-199；(2)将步骤(1)得到的前驱体MOF-199在气体保护下进行焙烧，将焙烧后的固体粉碎得到固体粉末，即为用于5-羟甲基糠醛选择性加氢反应的铜催化剂；或者，在步骤(2)之后还包括一个步骤(3)，具体如下：(1)将三水硝酸铜和均苯三甲酸分别溶于溶剂中得到硝酸铜溶液和均苯三甲酸溶液，再将硝酸铜溶液加入均苯三甲酸溶液中，混合均匀后得到混合液，然后将混合液经水热反应后得到反应液，再将反应液过滤后取沉淀物干燥得到前驱体MOF-199；(2)将步骤(1)得到的前驱体MOF-199在气体保护下进行焙烧，将焙烧后的固体粉碎得到固体粉末；(3)将步骤(2)得到的固体粉末在含有氧气的气氛中进行煅烧即得到用于5-羟甲基糠醛选择性加氢反应的铜催化剂。2.根据权利要求1所述的用于5-羟甲基糠醛选择性加氢反应的铜催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述溶剂为水、有机溶剂中的至少一种；其中有机溶剂为乙醇、甲醇和二甲基甲酰胺中的至少一种；步骤(1)所述硝酸铜溶液中硝酸铜的浓度为0.2～0.4mol/L，均苯三甲酸溶液中均苯三甲酸的浓度为0.15～0.3mol/L；步骤(1)所述三水硝酸铜和均苯三甲酸的摩尔比为3～2：1～3。3.根据权利要求1所述的用于5-羟甲基糠醛选择性加氢反应的铜催化剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述将硝酸铜溶液加入均苯三甲酸溶液中是以1～3mL/min的速度进行滴加加入；步骤(1)所述混合均匀是以速度为350～650rpm搅拌10～3...

【专利技术属性】
技术研发人员：左建良，张庆钍，刘自力，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东,44