一种碳化钼氢解木质素催化剂的制备方法技术

一种碳化钼氢解木质素催化剂的制备方法，涉及催化氢解技术领域。将可溶性钼盐溶解于去离子水中，加入有机物碳源与多孔性载体使其混合均匀，经搅拌烘干后得催化剂前驱体，使其在惰性气体流中经管式炉高温煅烧，有机碳源在高温条件下将钼还原碳化形成碳化钼负载在多孔性载体上，得到目标催化剂。催化剂制备过程中避免了还原性气体的使用，以有机物为碳源，实现了碳化钼在多孔性载体上的均匀负载，减少团聚并提供了更多的活性位点，且碳化钼可与多孔性载体起到协同作用，促进木质素的加氢脱氧与解聚，使该催化剂具有更优的催化氢解性能。使该催化剂具有更优的催化氢解性能。

【技术实现步骤摘要】
一种碳化钼氢解木质素催化剂的制备方法

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[0001]本专利技术涉及催化氢解
，涉及在分子筛上负载碳化钼的催化氢解技术材料的制备方法。

技术介绍
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[0002]日益加剧的能源危机迫使人们去寻找新型的可再生能源，木质素作为一种自然界极为丰富的能源出现在了人们视野中。传统习惯中大部分木质素被直接燃烧，导致了能量利用效率低的缺点。而由木质素裂解制备的生物油材料更容易储存和运输，且适用范围广，能够作为化学品合成的原材料，是一种极具使用潜力的新型能源。
[0003]木质素是由对羟基苯(H)、愈创木基(G)、紫丁香基(S)三类苯丙烷单体通过醚键、C
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C键结合形成的一种复杂酚类化合物。在经过一定步骤的热处理后会使木质素裂解为生物油和单酚类小分子。传统裂解木质素的方法包括热裂解和氧化降解等，但都由于反应条件苛刻和产生污染过多的问题阻碍了其大规模应用。
[0004]木质素的催化氢解反应同样需要低成本和良好稳定性的高效催化剂。Pd、Pt、Rh、Ru、Au作为贵金属基催化剂在木质素催化氢解反应中表现出较高的催化活性，但其价格昂贵且难以从剩余固体中分离，限制了其大规模的应用。近年来，过渡金属碳化物(TMCs)作为贵金属催化剂的潜在替代品而备受关注，早期研究发现，过渡金属碳化物表现出典型的铂族金属催化剂的催化行为(J Catal 1989,117(2):371
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83；Appl Sci
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Basel 2018,8(2):19)。碳化钼是TMCs中的一员，在许多氢化反应过程中有着接近钌的催化活性。插入金属层之间的碳原子能够增加了金属原子间距，改变钼原子费米能级的d带电子密度，使其展现出与贵金属相似的催化性质。
[0005]现有技术很少有催化剂能够将大分子类的木质素解聚和加氢脱氧，形成高含量的单酚类物质和生物油类物质。
[0006]本专利技术碳化钼本身可作为高比表面积的块状结构催化剂，因此经高温煅烧负载后可提高负载型催化剂的结构稳定性；且碳化钼在多孔性载体上的负载可为催化剂提供金属活性位点，不仅能够完成小分子单体化合物的加氢脱氧反应，多孔性载体的规律性孔道结构也能够为大分子木质素提供解聚场所，从而与碳化钼起到协同作用共同促进木质素的加氢脱氧与解聚，进一步提升催化剂的催化活性。碳化钼与多孔性载体本专利技术提供了一种制备碳化钼氢解木质素催化剂的新方法，避免了传统方法中使用甲烷或乙炔等含碳气体作为碳源，制备过程更加安全、高效。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种新型的制备多孔性载体负载碳化钼的方法，所制备的催化剂有较高的催化氢解活性，以解决木质素难解聚、芳香基团难以被有效利用以及贵金属催化剂稀少价贵的问题。本专利技术的技术解决方案为在制备前驱体的过程中分步添加有机碳源，同时采用载体，再将前驱体通过管式炉高温煅烧，以制备所需催化剂。
[0008]本专利技术所述的一种碳化钼氢解木质素催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)将可溶性钼盐与有机碳源溶解于去离子水中使其络合，加入多孔性载体，使其充分混合均匀；
[0010](2)将步骤(1)所制备的混合体系于常温中充分搅拌，经烘干研磨后，得到碳化钼复合材料前驱体；
[0011](3)将步骤(2)所制备的碳化钼复合材料前驱体再掺入步骤(1)中所用有机碳源，混合均匀后放入管式炉中高温碳化还原负载，煅烧过程中通入惰性气体，得到碳化钼氢解木质素催化剂。
[0012]所述的制备方法，步骤(1)所述的可溶性钼源包括但不限于七钼酸铵((NH4)6Mo7O
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)、钼酸钠(Na2MoO4)等。
[0013]可选的，步骤(1)所述的有机碳源包括但不限于盐酸多巴胺、柠檬酸、乙二胺四乙酸、葡萄糖、二氰二胺等。
[0014]可选的，步骤(1)所述的所用的多孔性载体包括但不限于氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化镁、碳化硅、氧化铈、二氧化硅、硅胶、磷铝分子筛、A型分子筛、X型分子筛、Y型分子筛、丝光沸石、ZSM
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5型沸石、SAPO
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11分子筛、硅藻土、天然白土、硅铝酸、硅酸镁中的一种或任意几种组合。
[0015]所述的制备方法，步骤(1)中所述多孔性载体与可溶性钼盐的质量比为(1～20)：1，多孔性载体与有机碳源的质量比为(1.5～10)：1。
[0016]步骤(1)中所述将碳化钼、有机碳源和多孔性载体混合均匀的方法为超声1
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15min。
[0017]步骤(2)中所述的搅拌时间为7～12h。
[0018]步骤(3)中再次掺入的有机碳源的质量与步骤(1)所制备的混合体系中加入的有机碳源的质量之比为1：(10～200)。
[0019]步骤(3)中所述高温碳化还原负载是指在700～1000℃中煅烧0.5
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3h。
[0020]步骤(3)中所述惰性气体为氩气、氮气、氦气中的一种。
[0021]本专利技术还提供所述方法制备的碳化钼氢解木质素催化剂在木质素催化氢解制备含单酚类物质和生物油的应用；所述的氢解为加氢脱氧与解聚两类反应；单酚的含量可到达30wt％。
[0022]所述的木质素催化氢解的条件包括：将催化剂、木质素、内源供氢物质，混合置于反应器中反应，温度为200～400℃，时间为1～6h，所述反应器包括但不限于高温高压微型反应釜和固定床反应器等。
[0023]可选的，所述内源供氢溶剂包括但不限于甲酸、异丙醇、甲醇、乙醇等，也可将内源供氢物体替换为外源供氢或同时添加外源供氢。即为向反应釜中通入氢气，氢气气体分压为1～7Mpa。
[0024]本专利技术的有益效果如下：
[0025]本专利技术提供的碳化钼氢解木质素催化剂的制备方法，在制备前驱体的过程中添加有机碳源，原料的络合作用使得碳化钼能够更加均匀的分散在多孔性载体上，碳化钼的高比表面积及活性位点与载体的多孔性起协同作用，解决木质素复杂结构难解聚的问题，促进木质素氢解中的加氢脱氧过程，从而催化得到70wt％生物油产率、30wt％单酚类产率。
附图说明：
[0026]图1为本专利技术实例1所制备碳化钼氢解木质素催化剂的XRD图
[0027]图2为本专利技术实例1所制备碳化钼氢解木质素催化剂的XPS图
[0028]图3为本专利技术实例1所制备碳化钼氢解木质素催化剂的SEM电镜图
[0029]图4为本专利技术实例1所制备碳化钼氢解木质素催化剂的EDS能谱图
具体实施方式
[0030]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详述，但本专利技术并不限于以下实施例。
[0031]实施例1：
[0032]1.配置溶液，称取200mg四水合钼酸铵((NH4)6Mo7O
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4H20)，150mg盐酸多巴胺,分别加入20ml去离子水中，震荡使其充分溶解。
[0033]2.在配置好的溶液中加入1g HY分子筛，将混合体系超声2mi本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化钼氢解木质素催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将可溶性钼盐与有机碳源溶解于去离子水中使其络合，加入多孔性载体，使其充分混合均匀；(2)将步骤(1)所制备的混合体系于常温中充分搅拌，经烘干研磨后，得到碳化钼复合材料前驱体；(3)将步骤(2)所制备的碳化钼复合材料前驱体再掺入步骤(1)中所用有机碳源，混合均匀后放入管式炉中高温碳化还原负载，煅烧过程中通入惰性气体，得到碳化钼氢解木质素催化剂。2.按照权利要求1所述的一种碳化钼氢解木质素催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的可溶性钼源包括但不限于七钼酸铵((NH4)6Mo7O
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)、钼酸钠(Na2MoO4)；步骤(1)所述的有机碳源包括但不限于盐酸多巴胺、柠檬酸、乙二胺四乙酸、葡萄糖、二氰二胺；可选的，步骤(1)所述的所用的多孔性载体包括但不限于氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化镁、碳化硅、氧化铈、二氧化硅、硅胶、磷铝分子筛、A型分子筛、X型分子筛、Y型分子筛、丝光沸石、ZSM
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5型沸石、SAPO
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11分子筛、硅藻土、天然白土、硅铝酸、硅酸镁中的一种或任意几种组合。3.按照权利要求1所述的一种碳化钼氢解木质素催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述多孔性载体与可溶性钼盐的质量比为(1～20)：1，多孔性载体与有机碳源的质量比为(1.5～10)：1。4.按照权利要求1所述的一种碳化钼氢解木质素催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓利，崔傲腾，王芳，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：