[发明专利]一种催化葡萄糖氢解的Cu/MgO催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于多相催化技术领域，涉及到一种催化葡萄糖氢解制高附加值化学品的Cu/MgO催化剂及制备方法。

背景技术

随着化石燃料的日益短缺，世界人口数量的不断增多，同时人类对能源的需求又不断增加，使得研究开发将可再生资源(生物质)转化为高附加值化学品的催化剂具有重要的意义。生物质来源广泛，价格低廉，其中，葡萄糖是自然界中分布最广且最重要的一种单糖，是一种多羟基醛，天然形式存在的葡萄糖属于D构型，水溶液中存在的主要为吡喃式构型。目前，葡萄糖催化氢解生产低碳多元醇的反应大多数采用的都是贵金属催化剂，生产成本高，且常需要加入碱性物质作为促进剂，根据氢解机理，在无碱的条件下，葡萄糖会发生加氢和异构化反应，生产山梨醇和甘露醇，而在碱性条件下，葡萄糖会发生氢解反应，生产低碳多元醇，如1,2-PD，甘油，乙二醇等，它们都是重要的化学品和有机化工原料，例如，1,2-丙二醇是生产不饱和聚酯、环氧树脂的重要原料，在涂料、医药、化妆品、化工等行业中应用广泛。

中国专利，公开号：CN101781167A，介绍葡萄糖催化氢解制备二元醇和多元醇的方法，其采用加入碱性物质调节溶液的_PH来促进催化剂催化C-C键断裂和防止因产生有机酸等副产物所导致的催化剂的流失。该工艺所需的反应压力高，且对产物的单一选择性不高。中国专利，公开号：CN101921174A，介绍纳米碳纤维负载钌催化山梨醇氢解制备1,2-PD和EG的方法，其所用的催化剂为贵金属催化剂，价格昂贵，需加入NaOH来调节溶液的_PH在11～13，且山梨醇的转化率和产物的选择性都不高。B.C.Miranda等人(Appl.Catal.B:Environ.,2015,166–167,166–180)介绍了将由等体积浸渍法制备的双金属催化剂用于甘油的氢解中，利用了浸渍法制备催化剂时被负载组分分布在载体表面，利用率高等特点，制备成一种分散度较好，比表面积大，活性较好的催化剂，但该制备过程中，催化剂的还原温度高，前体分解时产生废气，造成环境污染。中国专利，公开号：CN102924233A，介绍了以共沉淀法制备的催化剂用于甘油氢解制备丙二醇中，催化剂的制备步骤较多，影响因素复杂，如果操作条件控制不当，可能会使活性组分局部浓度过高，产生团聚。X.C.Wang等人(Green Chem.,2012,14,758-765)介绍了负载的镍催化纤维素氢解转化成1,2-烷二醇的方法，该工艺中，采用共沉淀法制备的催化剂比表面积较小(大约20m²g^-1)，且氢解反应生产的产物种类较多，单一选择性较差。

针对葡萄糖氢解所用的催化剂生产成本高，反应溶液常需加入碱性物质作为促进剂和生产效率低等问题，我们成功的研发了采用MOCVD方法制备出碱性氧化镁负载的铜基催化剂，其分散性较好，比表面积较大，催化活性高，应用于葡萄糖氢解反应中，无需加入碱性促进剂，且葡萄糖可以完全转化，对1,2-PD的选择性为60％～72％。

发明内容

本发明提供了一种催化葡萄糖氢解制高附加值化学品的Cu/MgO催化剂及制备方法。

本发明以溶剂热法在水热合成釜中合成花瓣状Mg(OH)₂，经煅烧后得到碱性介孔MgO载体，保留了Mg(OH)₂的形貌结构且具有较大的比表面积；在无水无氧条件下合成对空气相对稳定的两种金属有机前体六氟乙酰丙酮-环辛二烯铜(Ⅰ)和六氟乙酰丙酮铜；采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)、氢气还原的方法合成高性能Cu/MgO催化材料；并以绿色水为溶剂，在高压加氢反应釜中进行葡萄糖氢解反应(葡萄糖浓度为5-20wt％)，氢解反应采用分段恒压操作，第一段反应温度120-140℃，反应压力4-8MPa；第二段反应温度200-250℃，反应压力4-8MPa。本发明提高了1,2-丙二醇的选择性且葡萄糖的氢解反应溶液中没有额外加入碱作为促进剂，操作工艺简单，环境友好，催化活性高，产物的单一选择性很好。

本发明的技术方案如下：