一种催化加氢5-羟甲基糠醛制备2,5-二甲基呋喃的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109384750A(43)申请公布日2019.02.26(21)申请号201811601930.7(22)申请日2018.12.26(71)申请人大连大学地址116622辽宁省大连市经济技术开发区学府大街10号(72)发明人周锦霞杨帆毛璟博尹静梅(74)专利代理机构大连智高专利事务所(特殊普通合伙)21235代理人祝诗洋(51)Int.Cl.C07D307/36(2006.01)B01J23/75(2006.01)权利要求书1页说明书7页(54)发明名称一种催化加氢5-羟甲基糠醛制备2,5-二甲基呋喃的方法(57)摘要本发明涉及一种催化加氢5-羟甲基糠醛制备2,5-二甲基呋喃的方法，在该方法中以一种钴与石墨烯复合材料(Co/rGO)为催化剂。Co/rGO催化剂无需还原预处理，在140℃-200℃和1-2MPa氢气压力下，HMF的转化率可达100％，DMF的收率超过90％。Co/rGO催化剂比Pt、Pd等贵金属类催化剂廉价，只解离C＝O/C—O键，不破坏呋喃环以及C—C键，因此对DMF有很高的选择性，且不需要预还原处理，具有工业应用价值。CN109384750ACN109384750A权利要求书1/1页1.一种催化加氢5-羟甲基糠醛制备2,5-二甲基呋喃的方法，其特征在于，以钴与石墨烯复合材料Co/rGO为催化剂，在乙醇溶剂中将HMF与氢气反应，生成DMF；所述的Co/rGO催化剂采用浸渍焙烧法制得，钴的载量为每克石墨烯担载0.5～2.0nmol的钴。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每克石墨烯担载1.0～1.5nmol/g。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的加氢反应温度为140～200℃，间歇反应中加入的催化剂的质量是HMF质量的5～20wt％，乙醇为溶剂，反应时间为0.25～16h，氢气压力为1～3MPa。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化加氢反应的Co/rGO催化剂采用以下步骤制备：(1)浸渍采用浸渍法将钴盐负载到石墨烯上，浸渍后经过干燥，得到含有钴盐/石墨烯的催化剂前驱体；(2)焙烧将含有钴盐/石墨烯的催化剂前驱体在氮气氛围下于400-700℃焙烧，使钴盐分解，得到钴-石墨烯复合纳米材料催化剂；所述步骤(1)所述钴盐为硝酸钴、醋酸钴其中的一种或两种；所述步骤(1)中先使用乙醇水溶液配置钴盐溶液，其中乙醇的含量为10-80％。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，乙醇的含量为20％。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，焙烧温度为500-600℃。7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)采用的浸渍法为等体积浸渍或过量浸渍法。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，采用等体积浸渍法。9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，焙烧保护气体为纯度达到99.95％及以上的高纯氮气。2CN109384750A说明书1/7页一种催化加氢5-羟甲基糠醛制备2,5-二甲基呋喃的方法技术领域[0001]本发明涉及一种催化加氢5-羟甲基糠醛制(HMF)制备2,5-二甲基呋喃(DMF)的方法,具体涉及到反应所用的催化剂以及温度、压力、溶剂等反应条件。背景技术[0002]以煤、石油和天然气为代表的不可再生的化石资源构成了当今世界燃料、化学品和材料工业的基石，为人类社会的发展与繁荣做出了巨大的贡献。然而近年来，随着化石资源蕴藏量的不断减少和化石资源价格的逐步攀升以及大量使用化石资源所造成的环境污染和全球气候变暖现象的日趋严重，寻求一种能够长久依赖并且能够逐步替代化石资源的可再生资源已经显得尤为重要。目前，生物质作为一种来源广泛、储量丰富且价格低廉的可再生资源已经引起了国内外科学界、工业界和政府界越来越广泛的关注。而且生物质主要来源于植物的光合作用，可以理解为可再生资源，对环境影响很小，利用生物质资源转化制备各种燃料、化学品和材料，以减少对化石资源的过度依赖，对于缓解能源危机、减少环境污染、改善生态环境和促进社会的可持续发展等都具有深远的意义。其中，在以纤维素组分为原料定向转化得到的各种化合物中，5-羟甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural，简称HMF)是一种非常重要的平台化合物，被美国能源部列为基于生物质资源的十大平台化合物之一，也被认为是联系生物质资源与石油基工业的桥梁和关键物质，这是因为从HMF出发可以制备高品质的液体燃料如2,5-二甲基呋喃(2,5-dimethylfuran，简称DMF)。它被认为是一种非常有前景的新型液体生物燃料，与目前的生物燃料乙醇相比具有更多优点：1)具有更高的能量密度(31.5MJ/L)，与汽油接近；2)具有更高的沸点(9