双功能催化剂及其制备方法和应用以及碳水化合物原料制备乙二醇的方法技术

本发明专利技术属于催化领域，具体公开了一种双功能催化剂及其制备方法和应用以及一种碳水化合物原料制备乙二醇的方法，该催化剂含有Co、CeO2和碱土金属氧化物，其中，所述催化剂的XRD图谱中，在2θ为28.55

【技术实现步骤摘要】
双功能催化剂及其制备方法和应用以及碳水化合物原料制备乙二醇的方法


[0001]本专利技术涉及催化剂领域，具体涉及一种双功能催化剂及其制备方法和应用以及碳水化合物原料制备乙二醇的方法。

技术介绍

[0002]低碳二元醇是一种重要的基本化工原料，用途十分广泛，可直接用作机动车的防冻液；例如乙二醇和其高聚物聚乙二醇能合成多种类型的表面活性剂；同时乙二醇还是合成树脂(比如聚对苯二甲酸乙二醇酯)和合成纤维的重要单体。
[0003]随着低碳二元醇下游聚酯等行业的飞速发展，我国的低碳二元醇需求呈现出强劲增长态势，但国内供需缺口很大，对外依存度高。因此，扩大国内低碳二元醇的产能或是丰富低碳二元醇来源尤为重要。现有技术依赖于化石资源制备低碳二元醇，但是化石资源存储量有限，是不可再生的，需要寻找一条可替代的路线来生产低碳二元醇。其中，生物质是一种可以替代化石原料为人类提供化学品的可再生资源。利用生物质来生产低碳二元醇，可增加低碳二元醇的产量，减少对外的依存度，同时还具有原料资源丰富、工艺路线灵活、节能减排等优点。因此，开发催化生物质原料转化为低碳二元醇的高效催化体系具有重要意义。
[0004]CN101723802 A公开了一种纤维素制乙二醇的方法，以纤维素为反应原料，以第VIII族过渡金属铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂与钼、钨的金属态、碳化物、氮化物和磷化物为催化活性组分构成多金属催化剂，在120
‑
300℃氢气压力1
‑
12MPa的水热条件下经过一步催化转化过程，实现了纤维素高效、高选择性、高收率制备乙二醇。
[0005]CN106573860A公开了一种含糖类的原料选择性转化为乙二醇的方法，该方法是包含至少一种糖类的原料与催化剂系统在氢和反应介质的存在下接触，反应在2.0至6.5的pH下进行，从反应混合物中可获得乙二醇；其中催化剂系统包含钨、钼或者它们的组合以及一种或多种选自IUPAC第8族、第9族和第10族的过渡金属以及它们的组合。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的由碳水化合物制备低碳二元醇的选择性低，稳定性不高的问题，提供一种双功能催化剂，该催化剂具有高活性、高选择性、高稳定性，并且催化剂的结构简单，制备方法简单，成本较低，能显著增加碳水化合物的转化率以及低碳二元醇收率的优势。
[0007]为了实现上述目的，根据本专利技术第一方面，本专利技术提供一种双功能催化剂，该催化剂含有Co、CeO2和碱土金属氧化物，其中，所述催化剂的XRD图谱中，在2θ为28.55
±
0.15，33.17
±
0.15，47.36
±
0.15，56.4
±
0.15处存在至少一个衍射峰，且在2θ为44.22
±
0.15处具有衍射峰。
[0008]优选地，所述Co、CeO2、碱土金属氧化物的摩尔比为1:(3～8):(0.1～0.5)；更优选
为1:(3～5):(0.2～0.4)。
[0009]优选地，所述催化剂的XRD图谱中，在2θ为36.78
±
0.15，31.32
±
0.15，65.27
±
0.15，59.44
±
0.15，44.64
±
0.15处不存在衍射峰。
[0010]根据本专利技术第二方面，本专利技术提供一种前述双功能催化剂的制备方法，该方法包括：
[0011]1)将含铈化合物和含钴化合物混合形成均相溶液；
[0012]2)将所述均相溶液在第一酸性条件下进行第一老化；
[0013]3)将所述第一老化液在第二碱性条件下进行第二老化得到前驱体溶液C；
[0014]4)将所述前驱体溶液C分离、洗涤、干燥，得到前驱体；
[0015]5)将所述前驱体与含有含碱土金属化合物的溶液D接触混合，然后干燥，并依次进行第一焙烧和第二焙烧；
[0016]所述第一焙烧的温度高于所述第二焙烧的温度，优选地，所述第一焙烧的温度高于所述第二焙烧的温度100
‑
300℃。
[0017]优选地，第一酸性条件的pH值为6
‑
7。
[0018]优选地，第二碱性条件的pH值为9
‑
9.5。
[0019]优选地，第一老化和第二老化的时间各自为2
‑
4小时。
[0020]优选地，所述第一焙烧的温度为500
‑
600℃。
[0021]优选地，所述第二焙烧的温度为300
‑
400℃。
[0022]优选地，所述第一焙烧的气氛为含氧气氛，优选为氧气或空气。
[0023]优选地，所述第二焙烧的气氛为含氢气气氛。
[0024]优选地，所述第一焙烧的条件包括：焙烧温度为500
‑
600℃，焙烧时间为4
‑
6小时，焙烧气氛为含氧气氛；更优选地，焙烧气氛为氧气或空气。
[0025]优选地，所述第二焙烧的条件包括：焙烧温度为300
‑
400℃，焙烧时间为2
‑
4小时，焙烧气氛为含氢气气氛。
[0026]优选地，步骤1)将含铈化合物和含钴化合物混合形成均相溶液的步骤包括：
[0027]1.1)将含有含铈化合物和含钴化合物的溶液A与分散剂混合，得到溶液B；
[0028]1.2)将溶液B于40
‑
80℃下加热搅拌0.2
‑
1小时，得到澄清溶液。
[0029]优选地，所述分散剂选自PVA、P123、PVP和PEG中的至少一种。优选地，所述分散剂的用量为溶剂用量的0.1
‑
1.5重量％，优选为0.5
‑
1重量％。
[0030]优选地，所述均相溶液的固含量为5
‑
40重量％。
[0031]优选地，所述含钴化合物选自硝酸钴、硝酸钴水合物、氯化钴、氯化钴水合物、甲酸钴、甲酸钴水合物、乙酸钴、乙酸钴水合物、碱式碳酸钴和碱式碳酸钴水合物中的至少一种。
[0032]优选地，所述含铈化合物选自硝酸铈铵、硫酸铈和硫酸铈铵中的至少一种。
[0033]优选地，所述碱土金属化合物选择碱土金属氢氧化物、碱土金属硝酸盐和碱土金属醋酸盐中的至少一种。
[0034]优选地，所述第一老化和第二老化的步骤包括：
[0035]调节均相溶液的pH至6
‑
7后，搅拌进行第一老化2
‑
4小时，再调节pH值至9
‑
9.5后，搅拌进行第二老化2
‑
4小时，得到前躯体溶液C。
[0036]优选地，步骤5)将所述前驱体与含有含碱土金属化合物的溶液D接触混合的步骤
为：将含有含碱土金属化合物的溶液D滴加在前躯体C上，振荡混合。
[0037]根据本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双功能催化剂，其特征在于，该催化剂含有Co、CeO2和碱土金属氧化物，其中，所述催化剂的XRD图谱中，在2θ为28.55
±
0.15，33.17
±
0.15，47.36
±
0.15，56.4
±
0.15处存在至少一个衍射峰，且在2θ为44.22
±
0.15处具有衍射峰。2.根据权利要求1所述的催化剂，其中，所述Co、CeO2、碱土金属氧化物的摩尔比为1:(3～8):(0.1～0.5)；优选为1:(3～5):(0.2～0.4)。3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其中，所述催化剂的XRD图谱中，在2θ为36.78
±
0.15，31.32
±
0.15，65.27
±
0.15，59.44
±
0.15，44.64
±
0.15处不存在衍射峰。4.一种权利要求1
‑
3中任一项所述的催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括：1)将含铈化合物和含钴化合物混合形成均相溶液；2)将所述均相溶液在第一酸性条件下进行第一老化；3)将所述第一老化液在第二碱性条件下进行第二老化得到前驱体溶液C；4)将所述前驱体溶液C分离、洗涤、干燥，得到前驱体；5)将所述前驱体与含有含碱土金属化合物的溶液D接触混合，然后干燥，并依次进行第一焙烧和第二焙烧；所述第一焙烧的温度高于所述第二焙烧的温度，优选高100
‑
300℃。5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，第一酸性条件的pH值为6
‑
7；和/或第二碱性条件的pH值为9
‑
9.5；和/或第一老化和第二老化的温度各自为40
‑
80℃；和/或第一老化和第二老化的时间各自为2
‑
4小时。6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其中，所述第一焙烧的温度为500
‑
600℃，和/或所述第二焙烧的温度为300
‑
400℃；和/或所述第一焙烧的气氛为含氧气氛，优选为氧气或空气；和/或所述第二焙烧的气氛为含氢气气氛；优选地，所述第一焙烧的条件包括：焙烧温度为500
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：卢媛娇，宋磊，缪长喜，孙清，蒋见，张新玉，张磊，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：