一种具有磁性的负载型镍催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种具有磁性的负载型镍催化剂及其制备方法和应用，属于磁性催化剂技术领域。通过使用碱性溶液将镍的前驱体与碱性金属的前驱体共同沉淀为固体，空气中焙烧后进行氢气还原，得到具有磁性的负载型镍催化剂；将所得的催化剂用于催化5

【技术实现步骤摘要】
一种具有磁性的负载型镍催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于磁性催化剂
，具体涉及一种负载型镍催化剂、制备方法及该催化剂在催化5
‑
羟甲基糠醛加氢制备2,5
‑
四氢呋喃二甲醇中的应用。

技术介绍

[0002]2,5
‑
四氢呋喃二甲醇是一种新型的生物基材料，可以作为优良的溶剂以及用于合成精细化学品，也可以用于合成可降解塑料，尤其是合成聚酯材料。
[0003]由于近年来对生物质平台化合物5
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羟甲基糠醛制备工艺的不断改进，使其成本极大地降低。浙江糖能科技有限公司利用2,5
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呋喃二甲醇催化加氢合成2,5
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四氢呋喃二甲醇，实现了百吨级的示范生产(CN113651780A)，生产过程所利用的2,5
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呋喃二甲醇来源于生物基平台化合物5
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羟甲基糠醛。该公司也采用5
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羟甲基糠醛一步法加氢制备2,5
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四氢呋喃二甲醇(CN113666891A)。但是，这两种方法都是使用贵金属作为催化剂。
[0004]非贵金属镍基催化剂应用于催化5
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羟甲基糠醛及衍生物加氢制备2,5
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四氢呋喃二甲醇的研究还相对较少，目前已有报道的非贵金属镍基催化剂存在选择性和转化率相对较低的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种具有磁性的负载型镍催化剂、制备方法及该催化剂在催化5
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羟甲基糠醛加氢制备2,5
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四氢呋喃二甲醇中的应用，本专利技术的磁性催化剂，合成路径简单、容易操作、成本低、2,5
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四氢呋喃二甲醇选择高，具有商业化推广应用价值。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种具有磁性的负载型镍催化剂的制备方法，主要包括以下步骤：
[0008](1)配制含有镍的前驱体与碱性金属的前驱体的水溶液，滴加碱性溶液，pH维持在9～14，于50
‑
90℃下老化5
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48h；
[0009](2)将步骤(1)得到的沉淀物于氧气体积比为1～30％的氧气和惰性气体的混合气中进行焙烧处理，焙烧温度为400～1200℃，焙烧时间为1～12h，然后于氢气体积比为1～20％的氢气和惰性气体的混合气中进行还原处理，还原温度为150～600℃，还原时间为0.5～10h，得到具有磁性的负载型镍催化剂。
[0010]基于以上技术方案，进一步地，步骤(1)中所述镍的前驱体为硫酸镍、硝酸镍、氯化镍、醋酸镍、磷酸镍中的一种，所述的催化剂中镍的载量为20
‑
80wt.％。
[0011]基于以上技术方案，进一步地，步骤(1)中所述碱性金属为锌、铝、镁、钙、钡、镧、钐中的一种或两种以上。
[0012]基于以上技术方案，进一步地，步骤(1)中所述碱性溶液的溶质为氢氧化钠、碳酸钠中的一种或两种。
[0013]基于以上技术方案，进一步地，步骤(2)中所述惰性气体为氮气、氩气和氦气中的
一种或二种以上的混合气体。
[0014]基于以上技术方案，进一步地，步骤(2)中焙烧温度为400～800℃，还原温度为300～500℃。
[0015]本专利技术另一方面提供上述制备方法制备的具有磁性的负载型镍催化剂。
[0016]本专利技术还提供一种采用上述的具有磁性的负载型镍催化剂制备2,5
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四氢呋喃二甲醇的方法，以5
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羟甲基糠醛、氢气为反应原料，低碳醇为反应溶剂，通过加氢反应合成2,5
‑
四氢呋喃二甲醇，使用磁场分离回收具有磁性的负载型镍催化剂后，获得含有2,5
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四氢呋喃二甲醇的溶液。
[0017]基于以上技术方案，进一步地，所述的负载型镍催化剂与5
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羟甲基糠醛的质量比为10:1～1:1，5
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羟甲基糠醛的浓度为1
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100g/L，反应温度为70～150℃，氢气压力为0.5～8MPa。
[0018]基于以上技术方案，进一步地，所述的氢气压力为1～3MPa。
[0019]基于以上技术方案，进一步地，所述的低碳醇为甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或二种以上的混匀溶液。
[0020]本专利技术相对于现有技术具有如下优点和有益效果：
[0021](1)本专利技术的具有磁性的镍基催化剂中碱性氧化物载体表面的碱性位点可以吸附5
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羟甲基糠醛上的醛基基团，可以将5
‑
羟甲基糠醛选择性地还原到2,5
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呋喃二甲醇；然后镍作为活性位点，可以选择性地加氢呋喃环，从而进一步实现对2,5
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四氢呋喃二甲醇的高选择性。
[0022](2)本专利技术的具有磁性的镍基催化剂合成路线简单，相对于贵金属催化剂成本低，磁性催化剂容易分离，可以多次循环使用，极大提升生产效率和节约生产成本；催化反应条件温和，2,5
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四氢呋喃二甲醇收率可达100％，纯度高，具有商业化推广应用价值。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将对实施例涉及的附图进行简单地介绍。
[0024]图1为实施例1催化反应后液相产物的高效气相色谱图。
具体实施方式
[0025]下面结合实施例对本专利技术进行详细的说明，但本专利技术的实施方式不限于此，显而易见地，下面描述中的实施例仅是本专利技术的部分实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，获得其他的类似的实施例均落入本专利技术的保护范围。
[0026]实施例中，采用Agilent7890B型高效气相色谱仪对2，5
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四氢呋喃二甲醇合成反应中的产物进行分析，采用外标法进行定量。实施实例中测试条件：色谱柱为FFAP，氢火焰检测器(FID)，氢气作为载气，恒量模式，分流比100:1，柱箱温度75℃(2min),以30℃/min升至240℃(保持2min)。
[0027]本申请的实施例中的计算方法如下：
[0028]5‑
羟甲基糠醛转化率＝(1
‑
(5
‑
羟甲基糠醛反应后质量/原料中5
‑
羟甲基糠醛的质量))
×
100％
[0029]2,5
‑
四氢呋喃二甲醇(THBHMF)选择性＝(2,5
‑
四氢呋喃二甲醇的质量/5
‑
羟甲基
糠醛转化的质量)
×
100％
[0030]2,5
‑
呋喃二甲醇选择性(BHMF)＝(2,5
‑
呋喃二甲醇的质量/5
‑
羟甲基糠醛转化的质量)<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有磁性的负载型镍催化剂的制备方法，其特征在于，主要包括以下步骤：(1)配制含有镍的前驱体与碱性金属的前驱体的水溶液，滴加碱性溶液，pH维持在9～14，于50
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90℃下老化5
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48h；(2)将步骤(1)得到的沉淀物于氧气体积比为1～30％的氧气和惰性气体的混合气中进行焙烧处理，焙烧温度为400～1200℃，焙烧时间为1～12h，然后于氢气体积比为1～20％的氢气和惰性气体的混合气中进行还原处理，还原温度为150～600℃，还原时间为0.5～10h，得到具有磁性的负载型镍催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述镍的前驱体为硫酸镍、硝酸镍、氯化镍、醋酸镍、磷酸镍中的一种，所述的催化剂中镍的载量为20
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80wt.％；所述碱性金属为锌、铝、镁、钙、钡、镧、钐中的一种或两种以上。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述碱性溶液的溶质为氢氧化钠、碳酸钠中的一种或两种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述惰性气体为氮气、氩气和氦气中的一种或二种以上的混合气体。5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄家辉，付俊红，王健，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：