一种单原子催化剂催化碳水化合物制备乙醇的方法技术

本发明专利技术提出了一种单原子催化剂高效催化碳水化合物转化制备生物乙醇的方法。该催化剂中助剂和活性金属呈现单原子分散状态。本发明专利技术所述方法适用于釜式反应器，在低负载量的单原子催化剂上实现纤维素转化率100％，乙醇时空收率高达30.4g

【技术实现步骤摘要】
一种单原子催化剂催化碳水化合物制备乙醇的方法


[0001]本专利技术属于生物质碳水化合物催化转化
，涉及一种单原子催化剂高效催化纤维素氢解制备生物乙醇的方法。

技术介绍

[0002]纤维素乙醇是理想的汽油添加剂，预计到2030年，高达30％的运输燃料将来自生物质能源，其中纤维素乙醇是最重要的液体燃料。目前成熟的商业生产生物乙醇方式为发酵含糖或淀粉原料(例如甘蔗、甜菜、玉米或小麦等)中的碳水化合物，也被称为第一代生物乙醇(J.Chem.Technol.Biotechnol.2016,91(2),304
‑
317)。然而玉米和小麦等是重要的食物来源，因此，第二代生物乙醇应运而生，即利用自然界中丰富的木质纤维素为原料生产乙醇，具有取材容易且不与人争粮的优势(Bioresour.Technol.2008,99(13),5270
‑
95)。第二代生物乙醇主要通过生物发酵法制备，首先水解预处理的木质纤维素，随后使用酶或者酸将纤维素分解为简单的糖类(例如葡萄糖)后发酵和蒸馏(中国专利：CN101319196A、CN1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单原子催化剂催化碳水化合物制备乙醇的方法，其特征在于：催化剂简记为N/M/S，其中助剂N和活性金属M分别呈现单原子分散(并未聚集)的状态分散于载体S表面，助剂N为Nb2O5、Ta2O5等可还原性金属氧化物，优选Nb2O5，助剂含量为0.05
‑
0.5wt％，优选0.05
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0.2wt％；M为贵金属Pt，活性金属Pt含量为Pt与载体S质量之和的0.05
‑
2wt％，优选0.05
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1wt％；在所选定助剂和活性金属含量范围内，Nb/Pt原子比介于0.05
‑
3之间，优选0.05
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1之间；S为催化剂载体WOx(2.63＜x＜2.82，优选x＝2.72)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所需的催化剂制备方法为分步浸渍法，制备好的催化剂简记为N/M/S：首先将活性组分M的前驱体溶液浸渍(优选等体积浸渍)在载体WOx上，将得到的催化剂干燥后在200
‑
500℃氢气还原0.5
‑
3h，优选300
‑
400℃还原1
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2h后得到M/WOx；随后于M/WOx上进一步浸渍(优选等体积浸渍)助剂N的前驱体溶液，120℃干燥后在200
‑
500℃空气焙烧1
‑
3h，然后在200
‑
500℃还原0.5
‑
3h后得到单原子N/M/WOx催化剂，优选焙烧温度和时间分别为300
‑
400℃焙烧2
‑
3h，优选还原温度和时间分别为300
‑
400℃还原1

【专利技术属性】
技术研发人员：王爱琴，关伟翔，刘菲，张涛，
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：