一种新型氮掺杂水热碳负载铜催化剂的制备方法及其应用.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CN113441163A(43)申请公布日2021.09.28(21)申请号202110550335.0(22)申请日2021.05.20(71)申请人济南大学地址250022山东省济南市市中区南辛庄西路336号(72)发明人胡勋孙艺凡李超李香林王怡然张丽君李庆银(51)Int.Cl.B01J27/24(2006.01)B01J37/02(2006.01)B01J37/08(2006.01)B01J37/10(2006.01)C07D307/44(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种新型氮掺杂水热碳负载铜催化剂的制备方法及其应用(57)摘要本发明提供一种新型氮掺杂水热碳负载铜催化剂的制备方法及其应用，涉及氮掺杂水热碳和铜基催化剂的制备和应用技术领域。本发明的氮掺杂水热碳负载铜金属催化剂以生物质废弃物为前驱体，与一定浓度的硫酸铵，钨酸铵混合，将混合物至于高压反应釜中进行水热炭化处理，反应后离心分离固相产物，即可得到氮掺杂水热碳。继而通过浸渍法负载铜，高温煅烧后即可得到氮掺杂的铜基催化剂，应用于水相催化糠醛加氢制备糠醇。该催化剂在水相反应中具有较高的活性，选择性和稳定性，且为非贵金属催化剂，具有成本低廉的优势。CN113441163ACN113441163A权利要求书1/1页1.一种新型氮掺杂水热碳负载铜催化剂的制备方法及其应用，其特征在于，由以下方法制备得到：步骤（1）：以生物质废弃物玉米秸秆为前驱体，与一定浓度硫酸铵，钨酸铵溶液混合，将混合物置于高压反应釜中进行水热炭化处理，炭化温度为200‑250℃，炭化时间为0.5‑6h；步骤（2）：反应后离心固相产物，并置于真空干燥箱干燥至恒重；步骤（3）：一定浓度的硝酸铜溶液浸渍上述得到的固体产物，烘干至恒重；步骤（4）：将上述固体产物置于马弗炉中，高温煅烧得到氮掺杂的铜基催化剂。2.煅烧温度400‑800℃，煅烧时间1‑6h，即可得到氮掺杂的铜基催化剂。3.根据权利要求1所述的一种新型氮掺杂水热碳负载铜金属催化剂的制备方法及其应用，其特征在于，所述步骤（1）硫酸铵溶液的浓度为0.01‑1mol/L，钨酸铵浓度为0.01‑1mol/L。4.根据权利要求1所述的一种新型氮掺杂水热碳负载铜金属催化剂的制备方法及其应用，其特征在于，所述步骤（1）原始生物质废弃物玉米秸秆和硫酸铵水溶液，钨酸铵水溶液按照1:1:1进行水热炭化反应。5.根据权利要求1所述的一种新型氮掺杂水热碳负载铜金属催化剂的制备方法及其应用，其特征在于，所述步骤（1）中炭化温度为200‑250℃，炭化时间为0.5‑6h。6.根据权利要求1所述的一种新型氮掺杂水热碳负载铜金属催化剂的制备方法及其应用，其特征在于，所述步骤（3）中硝酸铜溶液的浓度为0.5‑1mol/L。7.根据权利要求1所述的一种新型氮掺杂水热碳负载铜金属催化剂的制备方法及其应用，其特征在于，所述步骤（3）中浸渍后室温阴干6‑24h。8.根据权利要求1所述的一种新型氮掺杂水热碳负载铜金属催化剂的制备方法及其应用，其特征在于，所述步骤（4）中煅烧温度400‑800℃，煅烧时间1‑6h。9.根据权利要求1所述的一种新型氮掺杂水热碳负载铜金属催化剂的制备方法及其应用，其特征在于，将其应用于糠醛在水相中的加氢反应，加氢反应的温度为30‑100℃，反应时间为0.5‑12h，氢气压力为0.2‑4MPa。2CN113441163A说明书1/4页一种新型氮掺杂水热碳负载铜催化剂的制备方法及其应用技术领域[0001]本发明提供一种新型氮掺杂水热碳负载铜金属催化剂的制备方法及其应用，涉及氮掺杂水热碳和铜基催化剂的制备和应用技术领域。背景技术[0002]设计高效高选择性的催化过程，将生物质高效转化为精细化学品和液体燃料，具有重要的科学意义。已经有大量研究者报道，生物质基的纤维素和半纤维素可以通过水解‑异构化‑脱水过程得到糠醛。以糠醛为原料，进一步采用催化加氢的手段可以合成糠醇。这类产品广泛应用于合成呋喃基树脂、呋喃基纤维、润滑剂、药物如赖氨酸和维生素C的中间体。所以从生物基来源的糠醛出发，选择加氢制备糠醇这一条非石油路线，具有重要的研究背景与应用前景。[0003]然而，在糠醛选择性加氢制备糠醇反应过程中，呋喃环的加氢(得到四氢糠醇)、糠醇的氢解(得到2‑甲基呋喃)、糠醇的脱羧(得到呋喃)等副反应总会伴随发生，这些都显著地影响着反应的选择性。Cu‑Cr体系是最早应用于该反应的体系，然而Cr的高毒性造成环境污染，是一个严重的问题。之后发展起来一系列的贵金属和非贵金属体系。贵金属加氢活性过高，对反应条件要求不苛刻，但通常需加入第二组份减弱其活性，如在Ir/SiO2和Pt/SiO2中加入R