[发明专利]一种用于制备丁酸的催化剂及其制备方法及用途

权利要求书

1.一种用于制备丁酸的催化剂，所述催化剂为aFe-bM/载体催化剂，其中a、b分别为金属Fe和贵金属M基于催化剂的总重量的重量百分比，a为1.5至35wt％，b为0.05至10wt％，M为选自Pd、Ru、Ir、Pt、Re和它们的混合物中的贵金属组分，所述载体选自活性炭、碳纳米管、二氧化钛、γ-氧化铝、氧化锆、二氧化硅、沸石和他们的混合物。

2.根据权利要求1所述的用于制备丁酸的催化剂，其特征在于所述重量百分比a为2wt％至20wt％，所述重量百分比b为0.3wt％至5wt％，所述贵金属M选自Pd、Pt、Re和Ru中的一种或多种；所述载体选自活性炭、二氧化钛、γ-氧化铝、沸石和它们的混合物中的一种或多种。

3.一种根据权利要求1或2所述的用于制备丁酸的催化剂的制备方法，所述制备方法选自以下方法中的一种：

方法一：

1)向烧杯中分别加入Fe的盐和助催化剂的盐，然后加入水，形成稳定的溶液A；

2)将经过处理的载体浸入上述溶液A中，充分搅拌接触，干燥除水得到催化剂B；

3)将上述催化剂B进行还原得到目标催化剂；

方法二：

1)向烧杯中分别加入Fe的盐和助催化剂的盐，向烧杯中加入水，形成稳定的溶液A；

2)将经过处理的载体浸入上述溶液A中，向其中加入沉淀剂调节溶液的pH，充分搅拌接触，经过滤，洗涤得到催化剂B；

3)将上述催化剂B分散于水中，加入还原剂，充分搅拌接触，经过滤、洗涤得到目标催化剂；

方法三：

1)配置表面活性剂水溶液，将调好pH的助催化剂盐溶液与之混合均匀，助催化剂的盐与表面活性剂的重量比为1:1至1:50；加入还原剂，形成表面活性剂稳定的纳米助催化剂胶体溶液A；

2)将经过处理的载体浸入一定浓度的Fe的盐溶液，经过干燥、焙烧、还原制得负载了金属Fe的载体B；

3)负载了金属Fe的载体B加入上述助催化剂胶体溶液A中，充分搅拌接触，经过滤、洗涤得到目标催化剂。

4.根据权利要求3所述的用于制备丁酸的催化剂的制备方法，其特征在于，在所述三种方法中：

所述Fe的盐溶液为含Fe的盐化合物的溶液，所述含Fe的盐化合物选自氯化亚铁、氯化铁、硝酸亚铁、硝酸铁和它们的混合物中；

所述助催化剂盐溶液为含贵金属的盐化合物的溶液，所述含贵金属的盐化合物选自氯化钯、高铼酸铵、氯化铼、氯铂酸和氯化钌中的一种或多种；

所述载体选自活性炭、碳纳米管、二氧化钛、γ-氧化铝、氧化锆、二氧化硅、沸石和他们的混合物。

5.根据权利要求3所述的用于制备丁酸的催化剂的制备方法，其特征在于，在所述方法一的步骤3)中所述还原为采用甲醛、水合肼、硼氢化钠、甲酸钠、乙二醇、氢气中的一种或几种的混合物进行还原，优选为甲醛；

在所述方法二的步骤3)中所述还原剂为甲醛、水合肼、硼氢化钠、甲酸钠、乙二醇中的一种或几种的混合物进行还原，优选为甲醛；

在所述方法三的步骤1)中所述还原为采用还原剂进行还原，所述还原剂为甲醛、水合肼、硼氢化钠、甲酸钠、乙二醇中的一种或几种的混合物，优选为甲醛；

在所述方法三的步骤1)中所述表面活性剂为司盘型表面活性剂、吐温型表面活性剂、氢化松香甘油酯、脂肪醇聚氧乙烯醚甲基硅烷、聚乙二醇类或烷基多糖苷中的一种或多种，其平均分子量为500-5000，所述表面活性剂浓度为临界胶束浓度的1-500倍，优选为吐温型表面活性剂。

6.根据权利要求1或2所述的用于制备丁酸的催化剂在制备丁酸工艺中的用途。

7.一种丁酸的制备方法，其特征在于所述丁酸的制备方法中采用了根据权利要求1或2所述的用于制备丁酸的催化剂，并且所述丁酸的制备方法包括如下步骤：

1)将γ-丁内酯和极性溶剂按照重量比1:1-1:100加入加氢反应器中，并加入根据权利要求1或2所述的催化剂，所述催化剂用量为γ-丁内酯的1:10-1:1000(按照贵金属M与γ-丁内酯摩尔比计算)；

2)在100-260℃的反应温度下，0.5-12MPa的氢气初始压力下进行一步加氢，反应时间为0.1-72h；

3)将步骤的反应物冷却至室温，分离催化剂，产物经精馏分离出挥发性的产品丁酸、1,4-丁二醇和四氢呋喃。