【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化领域，具体涉及一种cu纳米催化剂的制备方法和在丁二酸酐加氢制γ-丁内酯的应用。
技术介绍
1、γ-丁内酯(gbl)是一种重要的精细化工中间体，由于其独特的物理化学性质，可参与多种化学反应。此外，gbl具有非常高的溶解能力，作为强力环保型溶剂在工业生产中有着广泛应用；在石油化工领域，gbl可用作增塑剂、抗氧剂、分散剂、凝固剂、吸收剂和萃取剂等；在医药领域，gbl可用于生产麻醉剂、x-射线照影剂、镇静剂以及环丙沙星、干扰素、维生素b1等医药中间体；在农业领域，gbl可用于生产植物生长调节剂、除草剂及杀虫剂的中间体；在纺织领域，gbl及其下游产品可用于生产织物染色剂、纺织溶剂、凝固剂以及增塑剂等；此外，锂电池的生产中，gbl可作为锂离子的特殊非水溶剂。
2、gbl合成路线有多种，但生产工艺普遍存在工艺复杂、设备要求高、反应条件苛刻、生产成本高等问题。1,4-丁二醇脱氢法是目前国内外生产γ-丁内酯的主要工艺。该工艺是以1,4-丁二醇(bdo)为原料，在催化剂作用下直接生成γ-丁内酯，同时副产氢气。之前，1,4-丁二醇主要通过reppe法生产，而现在逐渐采用顺酐加氢工艺，并经由丁二酸酐、γ-丁内酯或四氢呋喃等中间产物生产1,4-丁二醇，因此再用1,4-丁二醇逆向脱氢制备γ-丁内酯就明显不合理。同时，由于可降解材料领域的迅速发展，bdo价格上涨，1,4-丁二醇脱氢法制gbl的经济性大大降低。
3、近年来，随着正丁烷氧化制顺酐(ma)工艺的大规模工业化生产，以及大型流化床和移动床氧化技术的采用，大大降
4、现有技术中，以丁二酸酐为原料加氢合成γ-丁内酯的催化剂，其在化工生产中的应用较少。通常情况下，催化剂的表面电子状态、几何结构与催化剂催化活性密切相关。例如，催化剂中金属的暴露界面、晶格条纹的畸变、活性金属的表面带电状况和活性金属与载体之间相五作用的强弱，都对催化剂的催化性能有至关重要的影响。因此，调控催化剂的表面结构从而控制催化剂对反应物的吸附以及活化是提高催化剂催化活性的有效手段。而且，根据大量研究者的报道，大多数的催化反应包含多步反应过程、涉及到多种催化活性中心的作用。因此，活性中心的作用在催化剂反应中不可忽视。对于催化剂来说，如何控制丁二酸酐的加氢程度、减少四氢呋喃的生成，减低反应条件，这些需要有特定的活性金属的性质与载体的相互作用决定。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种铜催化剂及其制备方法和应用，旨在提供一种催化丁二酸酐制备γ-丁内酯的高效催化剂，提高反应的收率以及更佳的稳定性。使得催化剂具有生产高附加值产品的功能，提高产品竞争力和整体经济性。
2、为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
3、一种催化丁二酸酐制备γ-丁内酯的高效cu催化剂，包括加氢活性位金属、酸性位、活性调节助剂和载体等。
4、所述加氢活性位由过渡金属提供，所述酸性位由载体金属氧化物提供，所述活性调节助剂为金属氧化物。即，所述催化剂包括过渡金属cu、固体酸金属氧化物、活性调节助剂和载体。
5、优选的，所述活性金属cu粒子占所述催化剂的10wt％～40wt％。
6、优选的，所述活性金属铜粒子的铜源包括cu(no3)2·3h2o和cucl2。
7、优选的，所述催化剂制备的沉淀剂为ch3coonh4和na2co3。
8、优选的，提供所述氧化铝载体的铝源包括硝酸铝、硫酸铝、和氯化铝中的一种或几种。
9、本专利技术还提供一种所述丁二酸酐制备γ-丁内酯催化剂的制备方法，包括如下步骤：
10、(1)将cu源、ce源、al源和溶剂混合，将得到的混合溶液在微波加热下进行反应，得到混合溶液；
11、(2)将所述步骤(1)得到的溶液依次进行沉淀、干燥、煅烧和还原反应，得到所述的最终催化剂。
12、优选的，所述步骤(1)中微波加热的温度为40～90℃，微波加热的时间为1～6h。
13、优选的，所述步骤(2)中煅烧的温度为350～600℃，煅烧的时间为4～8h。
14、优选的，所述步骤(2)中还原反应在管式炉与固定床反应器中，在氢气的气氛下进行。
15、优选的，所述步骤(2)中还原反应的温度为200～500℃，还原反应的时间为2～8h。
16、本专利技术提供了上述技术方案所述铜催化剂或采用上述技术方案制备得到的催化剂在催化丁二酸制备γ-丁内酯反应中的应用。
17、本专利技术提供了一种cu催化剂，包括活性金属铜粒子和载体。其中，粒径小于10nm的活性金属粒子占所述活性金属粒子总数的40％～90％。本专利技术提供的催化剂中，活性金属粒子中绝大多数粒径小于10nm，具有较高的金属分散度，暴露了较多的活性位点，提高了催化剂的催化效率。本申请实施例的结果表明，采用本专利技术提供的cu/al2o3催化剂催化丁二酸酐制备γ-丁内酯，丁二酸的转化率高达99％，γ-丁内酯的选择性高达99％，并未生成常见副产物四氢呋喃、1，4-丁二醇、丙酸等物质，且催化稳定性高，经反应1000h仍保持其优秀催化性能，适于工业化生产与应用。
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1.一种Cu催化剂，其特征在于，包括活性金属Cu纳米颗粒、电子助剂Ce和载体Al2O3；
2.根据权利要求1所述的Cu催化剂，其特征在于，所述活性金属铜粒子占所述催化剂的10wt％～40wt％。
3.根据权利要求1所述的Cu催化剂，其特征在于，提供所述活性金属铜粒子的铜源包括Cu(NO3)2·3H2O和/或CuCl2。
4.根据权利要求1所述的Cu催化剂，其特征在于，提供所述氧化铝载体的铝源包括硝酸铝、硫酸铝、氯化铝中的一种或几种。
5.权利要求1～4中任一项所述把Cu催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中微波加热的温度为40～90℃，加热的时间为1～6h。
7.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于，所述步骤(2)中焙烧的温度为350～600℃，焙烧的时间为4～8h。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中还原反应在管式炉或固定床中，在氢气的气氛下进行。
9.根据权利要求5所述的制备方法，
10.权利要求1～4中任一项所述Cu催化剂或权利要求5～9中任一项所述制备方法得到的Cu催化剂在催化丁二酸酐加氢制备γ-丁内酯反应中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种cu催化剂，其特征在于，包括活性金属cu纳米颗粒、电子助剂ce和载体al2o3；
2.根据权利要求1所述的cu催化剂，其特征在于，所述活性金属铜粒子占所述催化剂的10wt％～40wt％。
3.根据权利要求1所述的cu催化剂，其特征在于，提供所述活性金属铜粒子的铜源包括cu(no3)2·3h2o和/或cucl2。
4.根据权利要求1所述的cu催化剂，其特征在于，提供所述氧化铝载体的铝源包括硝酸铝、硫酸铝、氯化铝中的一种或几种。
5.权利要求1～4中任一项所述把cu催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：赖慧荣，刘畅，马会娟，傅骐，
申请(专利权)人：湖北兴发化工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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