System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种基于生物质基催化剂的全氢芴制备方法技术_技高网

一种基于生物质基催化剂的全氢芴制备方法技术

技术编号:41208222 阅读:2 留言:0更新日期:2024-05-09 23:29
本发明专利技术涉及一种采用邻羟基二苯甲烷加氢脱氧环化反应制备全氢芴的绿色催化方法,具体地说是采用木质素磺酸钠在水溶液中原位还原稳定醋酸钌获得的清洁水相催化剂,催化邻羟基二苯甲烷在水相条件下经过加氢脱氧环化反应制备全氢芴的方法,属于生物质高值化催化转化领域。本发明专利技术采用造纸工业副产黑液的衍生化产品木质素磺酸钠作为原料,利用其骨架结构和官能团特征,在水溶液中与醋酸根协同配位稳定金属钌,并进行原位还原,在无其它辅助试剂条件下获得清洁的水相分散金属钌催化剂,直接用于邻羟基二苯甲烷的加氢脱氧环化反应,可温和高效制备全氢芴。水相分散金属钌催化剂在反应后与有机相产物通过静置简单自分离,回收的催化剂可直接循环使用且稳定性良好。本发明专利技术兼具反应的有效性和分离的简便性,催化体系和催化过程环境友好,是制备全氢芴的绿色催化工艺。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种邻羟基二苯甲烷加氢脱氧环化反应制备全氢芴的绿色催化方法,具体地说是采用木质素磺酸钠还原稳定ru盐制备的水相催化体系,催化邻羟基二苯甲烷水相加氢脱氧环化反应制备全氢芴,属于生物质高值化催化转化领域。


技术介绍

1、在“双碳”背景下,利用可再生的生物质资源开发构建具有多环饱和烃结构特征的高密度喷气燃料分子,是十分具有前景的燃料来源拓展方向和生物质高值化方法。木质素催化裂解产物中的酚类化合物与苄基化合物可通过烷基化反应生成邻羟基二苯甲烷,而邻羟基二苯甲烷在有金属催化的氢气气氛反应条件下,可发生分子内环化得到全氢芴产品[chem eng sci.2017;158:64-69]。这种三环饱和环烃化合物一方面是重要的液态有机氢载体[int j hydrog energy.2023;76(5):29651-29662],也是一种十分具有潜力的生物质高能量密度燃料添加剂[chem eng sci.2017;173:91-97]。因此,开发高效温和、环境友好的催化反应方法,高选择性制备全氢芴产品,将对发展可再生能源以及木质素资源高值化转化具有十分重要的意义。

2、在现有技术中,对催化邻羟基二苯甲烷加氢脱氧反应制备全氢芴的报道较少。曾有人使用硫化后的coomoo3/γ-al2o3作为催化剂,以十六烷为溶剂,催化木质素催化液化所得的模型化合物邻羟基二苯甲烷氢化反应,在300-330℃、1000psig h2压力下,主要得到(苯+环己烷)、甲苯、苄基环己烷、二苯基甲烷和苯酚,此外,产物中还有少量邻甲酚、烷基化苯酚和邻羟基二苯甲烷的异构体,但未获得全氢芴产品[ind eng chem prod resdev.1985;24(4):635-641]。cn105732291a公开了采用金属和酸催化剂复合催化取代二苯甲烷经加氢脱氧环化制备全氢芴,在3-8mpa的氢压,120-250℃的条件下二苯甲烷衍生物可达到100%的转化,生成二环己基甲烷与全氢芴两种饱和碳氢衍生物,增加复合催化剂中金属催化剂的比例可以提高全氢芴的选择性。以邻羟基二苯甲烷为底物,在使用钯碳-沸石双催化剂、在6mpa氢压、180℃的条件下反应10h,产物仍以二环己基甲烷为主;而单独使用钯碳或者镍基催化剂,则可得到96%的全氢芴[chem eng sci.2017;173:91-97]。采用5wt%pd/c为催化剂,水作为反应介质,催化邻羟基二苯甲烷氢化反应,可在6mpa氢压,180℃反应10h的条件下获得85%的烃类收率,其中全氢芴产品占比75.2%,且反应结束后上层有机产物可与水相自分离[acs sustain chem eng.2021;9(20):7112-7119]。采用ru/c催化苯酚和苯甲醇烷基化产物的原位加氢脱氧反应,可在6mpa h2,180℃反应10h的条件下,实现邻羟基二苯甲烷的100%转化,且全氢芴选择性可达96%[fuel.2024;360:130570]。

3、综上,现有技术采用商用pd/c、ru/c催化邻羟基二苯甲烷的加氢脱氧反应,可以以较高的收率制备全氢芴产品,但反应条件较为苛刻。本专利技术提供了一种在温和的水相催化体系条件下,催化邻羟基二苯甲烷的加氢脱氧环化反应高效制备全氢物的方法,反应结束后,产物相与水相催化剂自分离,催化剂可简便回收且循环使用性能良好。本专利技术所使用的水相催化剂仅采用廉价可再生的木质素磺酸钠作为金属ru盐的还原稳定剂,此外再无需其它任何试剂,制备方法简便,温和清洁,为邻羟基二苯甲烷加氢脱氧环化制备全氢芴提供了一种绿色新方法。迄今为止,采用木质素衍生物还原稳定过渡金属制备的水相催化剂催化邻羟基二苯甲烷的加氢脱氧环化反应,从而制备全氢芴的方法尚未见国内外文献报道。


技术实现思路

1、本专利技术利用废弃生物质资源木质素磺酸钠的天然大分子骨架结构及官能团特征,在水溶液中对醋酸钌进行络合稳定和原位还原构建出水相催化体系,在温和条件下高效催化邻羟基二苯甲烷加氢脱氧环化制备全氢芴,催化剂具有良好的分离和重复使用性能。

2、本专利技术的目的是变废为宝,利用价廉易得工业副产木质素磺酸钠为原料制备稳定高效的水相金属ru催化剂,从而为邻羟基二苯甲烷加氢脱氧环化,制备具有潜力的生物质燃料添加剂产品全氢芴提供温和的环境友好催化新方法。

3、本专利技术的技术方案为:

4、向带有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中加入原料邻羟基二苯甲烷,按照邻羟基二苯甲烷与催化剂中所含醋酸钌的物质的量比n(邻羟基二苯甲烷)/n(醋酸钌)=100~200的比例加入制备好的水相催化剂,补加溶剂水至比例为每毫摩尔邻羟基二苯甲烷6ml水,封釜用氢气置换空气后,搅拌下在1.0~2.0mpa的氢气压力,70~90℃条件下反应3~5h,反应结束后混合物静置分层,用气相色谱法定量分析自分离的上层有机相。下层水相催化剂分离回收后可直接重复使用。

5、上述技术方案中所述的水相催化剂为木质素磺酸钠还原稳定的金属ru催化剂,制备方法为:

6、按照每克木质素磺酸钠1.17~1.67×10-3mol醋酸钌的比例,将溶于超纯水的醋酸钌逐滴滴加至木质素磺酸钠水溶液中,补充超纯水至木质素磺酸钠浓度为10g/l,混合液在60℃搅拌反应3h,冷却至室温得到木质素磺酸钠水相还原稳定的金属ru催化剂。

7、本专利技术提供的木质素磺酸钠水相还原稳定的金属ru催化剂催化邻羟基二苯甲烷加氢脱氧环化制备全氢芴的方法与现有技术相比具有以下特点:

8、(1)本专利技术提供的全氢芴的制备方法在温和条件下的水相中进行,反应过程无需有机分散介质,反应后也无需萃取剂,产物相可与催化体系直接分液分离。制备过程温和、高效、清洁无污染。

9、(2)本专利技术提供方法中的催化剂的制备也在水相中进行,除木质素磺酸钠和醋酸钌以外,无需任何其它试剂。水相催化剂体系易与产物分离,且循环使用性能稳定。

10、(3)本专利技术的反应底物邻羟基二苯甲烷和催化剂的构建原料均来自可再生的木质素资源,是一种变废为宝,温和高效制备生物质基燃料添加剂产品全氢芴的绿色新方法,符合

11、“双碳”目标和行业发展趋势。

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【技术保护点】

1.一种邻羟基二苯甲烷水相加氢脱氧环化反应制备全氢芴的方法,其特征在于:采用木质素磺酸钠水相还原并稳定的金属Ru催化剂,直接催化邻羟基二苯甲烷加氢脱氧环化反应制备全氢芴。

2.一种权利要求1所述的邻羟基二苯甲烷水相加氢脱氧环化反应制备全氢芴的方法,其特征在于催化反应过程如下:

3.一种权利要求1或2所述的木质素磺酸钠水相还原并稳定的金属Ru催化剂,其特征在于:采用木质素磺酸钠兼做还原剂和稳定剂,醋酸钌作为金属前体,无须添加其他化学试剂和有机溶剂,在水溶液中制备得到水相分散金属Ru催化剂,具体制备方法为:按照每克木质素磺酸钠1.17~1.67×10-3mol醋酸钌的比例,将溶于超纯水的醋酸钌逐滴滴加至木质素磺酸钠水溶液中,并补充超纯水至木质素磺酸钠浓度为10g/L,混合液在60℃搅拌反应3h。

【技术特征摘要】

1.一种邻羟基二苯甲烷水相加氢脱氧环化反应制备全氢芴的方法,其特征在于:采用木质素磺酸钠水相还原并稳定的金属ru催化剂,直接催化邻羟基二苯甲烷加氢脱氧环化反应制备全氢芴。

2.一种权利要求1所述的邻羟基二苯甲烷水相加氢脱氧环化反应制备全氢芴的方法,其特征在于催化反应过程如下:

3.一种权利要求1或2所述的木质素磺酸钠水相还原并稳定的金属...

【专利技术属性】
技术研发人员:袁冰高珊于凤丽于世涛
申请(专利权)人:青岛科技大学
类型:发明
国别省市:

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