一种催化转移加氢的催化剂、制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及无机材料制备领域，公开了一种催化转移加氢的催化剂、制备方法与应用。所述催化剂的结构为单金属负载在碳基二氧化硅上；所述单金属来自第四周期过渡元素。该催化剂的制备方法是通过搅拌、水热、一步法合成催化转移加氢的催化剂。所述催化转移加氢的催化剂催化5

【技术实现步骤摘要】
一种催化转移加氢的催化剂、制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及无机材料制备领域，涉及一种催化转移加氢的催化剂、制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着不可持续能源(如石油、天然气和煤炭)日益减少，全球的能源危机变得愈发紧张；许多化石燃料迅速消耗，导致废气(如二氧化碳、二氧化硫和一氧化氮)排放量逐年升高。与此同时，温室效应和酸雨等环境和社会问题变得越来越引人注目，目前通过开发和探寻化石燃料的替代品来改善目前多碳能源问题的前景和光明战略已经引起了许多关注；5
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羟甲基糠醛(HMF)，可以通过葡萄糖、果糖等脱水制备，容易得到且可再生，而且通过该制备方法能够生产大量附加值的衍生物，具有非常重要的平台应用性；5
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羟甲基糠醛反应产物中，不仅能够产生用于合成醚、酮和树脂的原料2，5
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二(羟甲基)呋喃，还有2,5
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二甲基呋喃(DMF)2，5
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呋喃二酸(FDCA)、2，5
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二(羟甲基)四氢呋喃(BHMTHF)等；这些化学品的生产可用作制药、香料和聚合物等，具有市场价值。
[0003]但是，现有技术中，由于多采用贵金属催化剂和氢气作为催化加氢的反应体系，催化5
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羟甲基糠醛(HMF)制备2,5
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二甲基呋喃，虽然得到了优秀的活性结果，但是这样反应有一定弊端，比如贵金属成本高，氢气(氢源)来源于不可再生能源，且运输、储存不便，在使用中也会存在安全隐患；或者采用复合金属材料作为催化剂，但是复合金属催化剂合成制备复杂，过程不易控制，且需要在较高的温度下才能体现良好的活性。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种催化转移加氢的催化剂及其制备方法与应用，以解决上述问题。
[0005]本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种催化转移加氢的催化剂，所述催化剂的结构为单金属负载在碳基二氧化硅上。
[0007]优选地，所述单金属来自第四周期过渡元素。
[0008]更优选地，所述单金属选自铜、钴、锌、镍、铁中任一种。
[0009]优选地，所述催化剂中的碳源选自1,3,5
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均苯三甲酸、邻苯二甲酸、葡萄糖、二甲基咪唑中任一种。
[0010]优选地，所述催化剂中的单金属源为铜源，铜源选自三水合硝酸铜、二水合氯化铜、五水合硫酸铜中任一种。
[0011]优选地，所述催化剂中的硅源选自硅溶胶或正硅酸乙酯。
[0012]第二方面，本专利技术提供了一种催化转移加氢的催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0013](1)将碳源和单金属源分别溶于乙醇和去离子水中，将两种溶液混合得到溶液A；
[0014](2)将硅源加入步骤(1)中的混合溶液A中，搅拌得到混合溶液B；
[0015](3)将步骤(2)中得到的混合溶液B移入反应釜中，并在烘箱中进行水热反应，将得到的固液混合物进行分离，分离所得到的固体经过洗涤，干燥，研磨得到所述的催化剂。
[0016]优选地，所述步骤(1)中，碳源选自1,3,5
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均苯三甲酸、邻苯二甲酸、葡萄糖、二甲基咪唑中任一种。
[0017]更优选地，所述步骤(1)中，碳源为1,3,5
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均苯三甲酸。
[0018]优选地，所述步骤(1)中，单金属源为铜源，铜源选自三水合硝酸铜、二水合氯化铜、五水合硫酸铜中任一种。
[0019]更优选地，所述步骤(1)中，铜源为三水合硝酸铜。
[0020]优选地，所述步骤(1)中，1,3,4
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均苯三甲酸和三水合硝酸铜的质量比为1:1～3。
[0021]优选地，所述步骤(2)中，硅源选自硅溶胶或正硅酸乙酯。
[0022]更优选地，所述步骤(2)中，硅源为硅溶胶。
[0023]优选地，所述步骤(2)，硅源按比例添加Cu：Si质量比例为22～6:1。
[0024]优选地，所述步骤(2)中，搅拌时间为0.5～2h。
[0025]优选地，所述步骤(3)中，水热温度为120～150℃，水热反应时间是24小时。
[0026]优选地，所述步骤(3)中，洗涤过程为乙醇洗涤2次，去离子水洗涤2次，干燥温度是80℃，干燥时间是12～24h。
[0027]第三方面，本专利技术还提供了一种催化转移加氢的催化剂在催化转移加氢反应中的应用。
[0028]所述催化剂在催化含醛基和羟基的化合物转移加氢反应中的应用。
[0029]所述催化剂在制备2,5
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二甲基呋喃的应用。
[0030]所述催化剂在催化5
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羟甲基糠醛制备2,5
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二甲基呋喃中的应用。
[0031]优选地，所述催化剂通过催化5
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羟甲基糠醛制备2，5
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二甲基呋喃包括以下步骤：
[0032](1)将5
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羟甲基糠醛、所述催化剂、甲苯、溶剂融合；
[0033](2)在指定气体加压条件下反应，冷却，过滤，得到所述2,5
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二甲基呋喃。
[0034]优选地，所述步骤(1)中，5
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羟甲基糠醛与所述催化剂的质量比为1：0.1～0.5。
[0035]优选地，所述步骤(1)中，溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇中的至少一种。
[0036]更优选地，所述步骤(1)中，溶剂为异丙醇。
[0037]优选地，所述步骤(2)中，指定气体为氮气或稀有气体。
[0038]优选地，所述步骤(2)中，加压反应压力为0～3Mpa。
[0039]更优选地，所述步骤(2)中，加压反应压力为3Mpa。
[0040]优选地，所述步骤(2)中，反应温度为120～200℃，反应时间为1～8h。
[0041]更优选地，所述步骤(2)中，反应温度为180℃，反应时间为1～5h。
[0042]相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：
[0043](1)本专利技术提供的催化转移加氢的催化剂，能够在不使用氢气为氢供体的条件下(利用氮气为氢供体)具有高催化转移加氢活性，表现出高转化率和高选择性；上述催化转移加氢的催化剂应用于催化5
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羟甲基糠醛制备2,5
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二甲基呋喃中，HMF的转化率为最高的100％；DMF(2，5
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二甲基呋喃)的选择性大于95％，高达99％；
[0044](2)本专利技术提供的催化转移加氢的催化剂具有良好的稳定性和循环使用性，经过
多次循环使用，仍然具有较高的转化率和选择性；
[0045](3)本专利技术通过水热法，采用一步法合成催化转移加氢的催化剂，其制备方法简单，操作简便，制备效率高。
附图说明
[0046]图1为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种催化转移加氢的催化剂，其特征在于，所述催化剂的结构为单金属负载在碳基二氧化硅上；所述单金属来自第四周期过渡元素。2.一种权利要求1所述的催化转移加氢的催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将碳源和单金属源分别溶于乙醇和去离子水中，将两种溶液混合，得到混合溶液A；(2)将硅源加入步骤(1)的混合溶液A中，搅拌得到混合溶液B；(3)将步骤(2)中的混合溶液B移入反应釜中，并在烘箱中进行水热反应，将得到的固液混合物进行分离，分离所得到的固体经过洗涤，干燥，研磨得到所述的催化剂。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，碳源为1，3，5
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均苯三甲酸、邻苯二甲酸、葡萄糖、二甲基咪唑中任一种；单金属源为铜源，铜源为三水合硝酸铜、二水合氯化铜、五水合硫酸铜中任一种。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，碳源为1，3，4
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均苯三甲酸，铜源为三水合硝酸铜，1，3，4
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均苯三甲酸和三水合硝酸铜的质量比为1:1～3。5.根据权利要求2所述的一种催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，硅源为硅溶胶或正硅酸乙酯，硅源根据Cu与Si的摩尔比(质量比)为22～6.5:1的比例添加，搅拌时间为0.5～2h。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：左建良，佟伍镕，刘自力，林璟，梁永佳，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：