一种乙酰丙酸酯加氢制备1,4-戊二醇的催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种乙酰丙酸酯加氢制备1,4

【技术实现步骤摘要】
一种乙酰丙酸酯加氢制备1,4
‑
戊二醇的催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及催化加氢
，尤其涉及一种乙酰丙酸酯加氢制备1,4
‑
戊二醇的催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]1,4
‑
戊二醇是重要的有机和精细化工原料，它被广泛应用于医药、化工、纺织、造纸、汽车和日用化工等领域，其最重要的用途是合成可降解聚酯和树脂材料的单体。将乙酰丙酸酯催化加氢制备得到高附加值的1,4
‑
戊二醇既有重要的学术意义又具有较大的经济价值。
[0003]目前，由乙酰丙酸酯直接加氢制备1,4
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戊二醇的催化剂主要为负载型Cu基催化剂。例如，Jing等(Chemistry Select,2020,5(11),924
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930)采用Cu/ZrOCO3催化剂催化乙酰丙酸甲酯加氢制备1,4
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戊二醇，尽管乙酰丙酸甲酯实现了完全转化，但是1,4
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戊二醇收率只有23.1％；Tian等(Catalysis Communications 2016,76,50
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53)采用Cu/ZrO2催化剂催化乙酰丙酸甲酯，1,4
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戊二醇收率只有39％；Fu等(ChemSusChem,2019,12(16),3837
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3848)采用Cu
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Fe/SBA
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15催化乙酰丙酸乙酯加氢，乙酰丙酸乙酯转化率为99.3％，1,4
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戊二醇收率为64.4％。尽管这些前期工作已取得了显著的进展，但是这些催化剂仍然存在以下缺点：(1)目标产物1,4
‑
戊二醇收率较低，一般低于70％。(2)这些催化剂很容易失活，Cu纳米粒子容易聚集，且在反应过程中会发生流失，稳定性差，不能长周期运转。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种乙酰丙酸酯加氢制备1,4
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戊二醇的催化剂及其制备方法和应用，本专利技术的催化剂具有优异的催化活性和稳定性。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种催化剂，包括Al2O3纳米片和负载在所述Al2O3纳米片上的金属纳米粒子。
[0007]优选的，所述金属纳米粒子包括Ru、Pt、Pd、Ni和Cu中的一种或多种；
[0008]所述金属纳米粒子的粒径为1～10nm。
[0009]优选的，所述金属纳米粒子的负载量为0.5～20wt％。
[0010]优选的，所述催化剂还包括负载在所述Al2O3纳米片上的金属氧化物助剂。
[0011]优选的，所述金属氧化物助剂包括WO3、MoO3、CeO2、Ga2O3和Re2O3中的一种或多种。
[0012]优选的，所述金属氧化物助剂的负载量为0.5～3wt％。
[0013]本专利技术还提供了上述方案所述催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0014]将Al2O3纳米片浸渍于金属纳米粒子的前驱体溶液或浸渍于含有金属纳米粒子的前驱体和金属氧化物助剂的前驱体的溶液后依次进行干燥、焙烧和还原，得到所述催化剂。
[0015]优选的，所述金属纳米粒子的前驱体包括金属元素对应的硝酸盐、盐酸盐和酸的
一种或多种；
[0016]所述金属氧化物助剂前驱体包括金属氧化物助剂中金属对应的硝酸盐和/或铵盐。
[0017]优选的，所述焙烧的温度为400～800℃，时间为1～4h；
[0018]所述还原在H2/Ar混合气中进行，所述还原的温度为150～400℃，时间为1～3h。
[0019]本专利技术还提供了上述方案所述催化剂或上述方案所述制备方法制备的催化剂在乙酰丙酸酯加氢制备1,4
‑
戊二醇中的应用。
[0020]本专利技术提供了一种催化剂，包括Al2O3纳米片和负载在所述Al2O3纳米片上的金属纳米粒子。Al2O3纳米片是一种二维材料，片层表面的化学键不饱和度高，因而含有很多氧缺陷和配位不饱和的五配位Al
3+
位点。而氧缺陷和五配位Al
3+
位点有利于铆定金属纳米粒子，提高金属纳米粒子的分散度，从而增大与反应原料的接触面积，提高催化活性；另外，金属与Al2O3纳米片存在金属
‑
载体强相互作用而形成金属
‑
Al2O3界面，因而该催化剂具有优异的稳定性。实施例结果表明，本专利技术的催化剂催化乙酰丙酸酯加氢制备1,4
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戊二醇时，乙酰丙酸酯的转化率为100％，1,4
‑
戊二醇收率为85.4～95.2％；并且使乙酰丙酸乙酯转化率为100％，1,4
‑
戊二醇收率为91.7％的催化剂在经过5次循环使用后，乙酰丙酸酯转化率仍为100％，1,4
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戊二醇选择性为90.3％。
附图说明
[0021]图1为实施例1中Al2O3纳米片的TEM图；
[0022]图2为实施例1中Ru
‑
WO3/Al2O3催化剂的TEM图。
具体实施方式
[0023]本专利技术提供了一种催化剂，包括Al2O3纳米片和负载在所述Al2O3纳米片上的金属纳米粒子。
[0024]在本专利技术中，所述金属纳米粒子的负载量优选为0.5～20wt％，更优选为1～10wt％，进一步优选为1～5wt％。在本专利技术中，所述负载量指的是金属纳米粒子占催化剂的质量分数。在本专利技术中，所述金属纳米粒子优选包括Ru、Pt、Pd、Ni和Cu中的一种或多种；所述金属纳米粒子的粒径优选为1～10nm，更优选为1～5nm。
[0025]在本专利技术中，所述催化剂优选还包括负载在所述Al2O3纳米片上的金属氧化物助剂；所述金属氧化物助剂的负载量优选为0.5～3wt％，更优选为1～2.5wt％，进一步优选为1.5～2wt％。在本专利技术中，所述负载量指的是金属氧化物助剂占催化剂的质量分数。所述催化剂还优选包括负载在所述Al2O3纳米片上的金属氧化物助剂；所述金属氧化物助剂优选包括WO3、MoO3、CeO2、Ga2O3和Re2O3中的一种或多种。金属氧化物助剂能够改善催化剂的酸性和提高催化剂在高温水溶液中的稳定性。
[0026]在本专利技术中，所述Al2O3纳米片的比表面积优选为160～260m2/g，更优选为180～240m2/g，进一步优选为200～220m2/g。所述Al2O3纳米片厚度优选为5～15nm.
[0027]所述Al2O3纳米片的制备方法优选包括以下步骤：
[0028]将铝盐、尿素和水混合进行水热反应和焙烧，得到所述Al2O3纳米片。
[0029]在本专利技术中，所述铝盐包括氯化铝、硫酸铝和硝酸铝中的一种或多种。所述铝盐与
尿素的质量比优选为1：1～3，更优选为1:2～2.5。所述铝盐与水的质量比优选为1:10～本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种催化剂，其特征在于，包括Al2O3纳米片和负载在所述Al2O3纳米片上的金属纳米粒子。2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述金属包括Ru、Pt、Pd、Ni和Cu中的一种或多种；所述金属纳米粒子的粒径为1～10nm。3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其特征在于，所述金属纳米粒子的负载量为0.5～20wt％。4.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂还包括负载在所述Al2O3纳米片上的金属氧化物助剂。5.根据权利要求4所述的催化剂，其特征在于，所述金属氧化物助剂包括WO3、MoO3、CeO2、Ga2O3和Re2O3中的一种或多种。6.根据权利要求4或5所述的催化剂，其特征在于，所述金属氧化物助剂的负载量为0.5～3wt％。7.权利要求1～6任一项所述催化剂的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：高晓庆，朱善辉，郑洪岩，牛宇岚，王峰，薛彦峰，
申请(专利权)人：太原工业学院，
类型：发明
国别省市：