[发明专利]一种用于乙酰丙酸加氢制γ-戊内酯的催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于乙酰丙酸加氢制γ‑戊内酯的催化剂及其制备方法，属于催化剂制备技术领域。本发明的催化剂包括活性组分内核、包裹在活性组分内核外的活性组分层；所述活性组分内核为M‑B非晶态合金，M选自Zn、Cu、Fe、Co、Ni中的至少一种；所述活性组分层为Ru‑B非晶态合金；M‑B非晶态合金中M原子和Ru‑B非晶态合金中Ru原子的物质的量之比为1:0.05～1.5。本发明的用于乙酰丙酸加氢制γ‑戊内酯的催化剂的亲水性好，具有高活性和高γ‑戊内酯选择性。

技术领域

本发明涉及一种用于乙酰丙酸加氢制γ-戊内酯的催化剂及其制备方法，属于催化剂制备技术领域。

背景技术

随着世界范围内现代工业和交通技术发展，能源和燃料的需求量大幅增加。目前为止，80％以上的需求源自于存量减少而价格升高的化石燃料。因此，寻求更清洁、持续性更强的能源原料显得尤为重要，而木质纤维素生物质作为碳储量最大的可再生能源，是化石燃料最有可能的替代品。

在木质纤维素生物质化工中，γ-戊内酯是非常重要的平台化合物，它可以直接用作燃料添加剂、绿色溶剂、香料等，也可以继续反应生成汽油、柴油和航空燃料等。目前，合成γ-戊内酯最佳反应路线为乙酰丙酸加氢，加氢过程可以使用氢气，也可以使用甲酸或多元醇等作为替代氢源。而乙酰丙酸可以通过简单的纤维素和半纤维素水解产生，同时纤维素水解过程中会产生与乙酰丙酸等摩尔比例的甲酸。所以，从碳原子经济性和分离成本上考虑，开发能够在水相中采用甲酸或氢气进行乙酰丙酸加氢的高活性、选择性的催化剂至关重要。

现有技术中，《Co/γ-Al₂O₃催化乙酰丙酸加氢合成γ-戊内酯的研究》一文中公开了一种用于乙酰丙酸加氢合成γ-戊内酯的催化剂，(张琳，陆晓蕾等.Co/γ-Al₂O₃催化乙酰丙酸加氢合成γ-戊内酯的研究[J].2013.21(7)：68-71.)该文献的催化剂的制备方法是将由等体积浸渍法制备的Co/γ-Al₂O₃催化剂、1.67g乙酰丙酸和40mL甲醇加入高压釜，通氢气置换高压釜中空气，然后通氢气至反应压力，缓慢升温至反应温度进行反应得到。采用该催化剂催化乙酰丙酸加氢制γ-戊内酯时，γ-戊内酯的选择性最高仅能达到81.4％，其选择性较差。

此外，现有技术中，乙酰丙酸加氢制γ-戊内酯多数是在有机相中进行的，由于原料乙酰丙酸一般利用生物质水解产生，采用有机相时需要对水解产生的乙酰丙酸进行分离，并且产物γ-戊内酯的极性较小，采用有机相也加大了产物从体系中分离的难度。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于乙酰丙酸加氢制γ-戊内酯的催化剂。该催化剂的亲水性好、γ-戊内酯的选择性好。

本发明还提供一种用于乙酰丙酸加氢制γ-戊内酯的催化剂的制备方法，该方法工艺简单，易于实现。

为实现上述目的，本发明的用于乙酰丙酸加氢制γ-戊内酯的催化剂的技术方案是：

一种用于乙酰丙酸加氢制γ-戊内酯的催化剂，包括活性组分内核、包裹在活性组分内核外的活性组分层；所述活性组分内核为M-B非晶态合金，M选自Zn、Cu、Fe、Co、Ni中的至少一种；所述活性组分层为Ru-B非晶态合金；M-B非晶态合金中M原子和Ru-B非晶态合金中Ru原子的物质的量之比为1:(0.05～1.5)。

该催化剂亲水性好，具有高活性和高γ-戊内酯选择性。

所述用于乙酰丙酸加氢制γ-戊内酯的催化剂还包括包裹在活性组分层外的助剂外壳；所述助剂外壳为氧化铝。以氧化铝作为助剂外壳可以进一步提高γ-戊内酯的选择性，使γ-戊内酯的选择性高于97％。

助剂外壳中Al原子与M-B非晶态合金中M原子的物质的量之比为(0.05～1.5):1。该物质的量之比的Al原子和M原子可以增强催化剂的γ-戊内酯选择性。