[发明专利]一种氢解用催化剂以及2;5-二甲基呋喃的制备方法

说明书

本发明提供了一种氢解用催化剂及其2,5‑二甲基呋喃的制备方法，本发明提供的氢解用催化剂由钙钛矿型氧化物载体LaFeO3和负载在所述载体上的Ni组成，本发明提供的催化剂应用于2,5‑二甲基呋喃的制备，不仅含呋喃环的生物质衍生物的转化率达到99％以上，而且2,5‑二甲基呋喃的收率也很高，而且反应完毕后回收的催化剂的活性依旧很高。

技术领域

本发明涉及生物能源技术领域，尤其涉及一种氢解用催化剂以及2,5-二甲基呋喃的制备方法。

背景技术

随着不可再生的化石资源的日益枯竭，发展可持续的资源用于生产运输燃料和化学品成为目前的研究热点。而相对于目前已经深入研究的替代能源化学品生物乙醇和生物丁醇，生物质具有分布广、分布丰富、廉价和可再生的特点，所以，生物质衍生的化合物被认为是替代化石资源的理想替代品。

生物质经过酸催化降解可以经过转化得到一系列呋喃类化合物如5-羟甲基糠醛、2,5-呋喃二甲醇、5-甲基呋喃醛、5-甲基-2-呋喃甲醇等，但是这类化合物具有高氧含量，不可以直接用做可再生燃料，而通过加氢和氢解得到的2,5-二甲基呋喃确性能很好的新型生物能源。

2,5-二甲基呋喃具有很多优点，如更高的热值(33.7MJ/Kg)、相对适中的沸点(93℃)、可以减少气塞现象同时提高发动机的冷启动性能；且2,5-二甲基呋喃在水中的溶解度仅为0.26wt％，而生物乙醇与水可混溶，生物丁醇的溶解度为7.7wt％，而更低的溶解度有利于保持油品的品质。2,5-二甲基呋喃的运动黏度为0.57cSt，与汽油的0.37-0.44cSt相近，有利于稳定2,5-二甲基呋喃在燃料系统的喷射压力，同时有效保护发动机部件，而生物乙醇和生物丁醇的运动黏度则达到1.5cSt和3.6cSt。除此以外，2,5-二甲基呋喃的辛烷值(RON)高达119，比生物乙醇(110)、生物丁醇(98)和汽油(90-100)都要高，这些优点使得2,5-二甲基呋喃成为一种非常有前景的生物燃料。

现有文献中报道的有关5-羟甲基糠醛、2,5-呋喃二甲醇、5-甲基呋喃醛、5-甲基-2-呋喃甲醇制备2,5-二甲基呋喃主要是以贵金属为催化剂，如：最早Dumesic小组报道了CuRu/C催化5-羟甲基糠醛氢解制备2,5-二甲基呋喃，可以得到76-79％的产率。后期报道的催化剂体系也大多数为贵金属催化剂如Pd/C、Ru/C、RuSn/C、Ru-K-OMS-2、PdAu、ZnCl2-Pd/C、Pd/Fe2O3、PtCo@HCS、Ru/Co3O4、Ru/Cu/Fe3O4/N-rGO、Pt/C、Ru/HT、Ru-Sn/ZnO。而贵金属成本高，大大的制约了其实际应用，因此，发展非贵金属催化剂体系对于工业化生产2,5-二甲基呋喃具有重要意义，虽然已有少量有关非贵金属催化体系报道，但是催化剂的循环效果普遍不理想，例如Heeres和Barta小组报道了以Cu-PMO作为催化剂用于加氢制备2,5-二甲基呋喃，然而催化剂在第四次循环时反应效率明显降低，原料转化率降至60％。

因此，如何发展一种制备2,5-二甲基呋喃的方法，使其具有高效绿色、可循环性能好和低成本的催化体系，已成为本领域前沿学者亟待解决的问题。