[发明专利]一种催化D-木糖加氢制备2-甲基呋喃的方法

说明书

本发明公开了一种催化D‑木糖加氢制备2‑甲基呋喃的方法。一种NiCu@C催化剂通过如下步骤制备得到：(1)将硝酸铜、酒石酸和硝酸镍依次加入去离子水中，搅拌均匀至结晶态后，干燥放置，得到催化剂前驱体，硝酸铜和酒石酸的摩尔比为0.8‑1:1‑1.5，硝酸铜和硝酸镍的质量比为100:0‑5；(2)将所述的催化剂前驱体在氮气氛围下煅烧，制备得到NiCu@C催化剂。本发明通过分子筛转化D‑木糖为糠醛，并进一步在NiCu@C催化剂制备得到2‑甲基呋喃，NiCu@C催化剂通过酒石酸作为碳源及还原剂，在氮气氛围煅烧下能得到铜及镍单质活性相，在两步转化作用下，实现了D‑木糖100％的转化率和97.5％的2‑甲基呋喃选择性。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，具体涉及一种催化D-木糖加氢制备2-甲基呋喃的方法。

背景技术

随着社会发展水平的不断提高，人们对石油、煤等不可再生能源的依赖性也与日俱增。在我国目前的能源结构中，石化能源所占的比重超过90％，随之而来的就是温室效应、环境污染等一系列问题。故而，寻找可再生资源来替代化石资源已迫在眉睫。

可再生资源包括水能、核能、太阳能、风能、生物质能等。生物质能是可再生且唯一含碳的物质性能源。木质纤维素生物质由光合作用产生，是自然界中储量巨大、分布广泛、来源稳定且价格低廉的一类生物质资源，具有代替化石资源的巨大潜力；而且相对于化石资源，生物质在生长和使用过程中具有较快的碳循环，其本身不含或者硫、氮含量极低，发展生物能源可降低燃放化石燃料产生的CO₂等温室气体和NO_x/SO₂等有害气体的排放，减轻其对环境带来的不利影响。

因此，木质纤维素能是重要的生物质能源。木质纤维素由纤维素(含量约为40-50％)，半纤维素(含量约为25％-35％)，木质素(含量约为15％-20％)三部分组成。半纤维素是一种无定形结构，通常由五碳糖和六碳糖组成的杂多糖，常见的单糖有木糖、阿拉伯糖、半乳糖等，其中木聚糖的比例大约占50％。与纤维素相比，半纤维素更具有活性，更容易从生物质中除去。半纤维素水解能够得到木糖，木糖通过脱水反应和加氢脱氧反应可得到木糖醇、糠醛、糠醇、2-甲基呋喃(MF)等生物质平台化合物。其中，MF是一种应用前景非常好的可再生液体燃料，与乙醇相比，有高能量密度、高沸点、高辛烷值、不溶于水，易储存等优点。因此，探究如何提高半纤维素到糠醛、MF的高效转化对生物质研究、资源结构优化有重大意义。

发明内容

本发明提供了一种催化D-木糖加氢制备2-甲基呋喃的方法，通过分子筛转化D-木糖为糠醛，并进一步在NiCu@C催化剂制备得到2-甲基呋喃，NiCu@C催化剂通过酒石酸作为碳源及还原剂，在氮气氛围煅烧下能得到铜及镍单质活性相，在两步转化作用下，实现了D-木糖100％的转化率和97.5％的2-甲基呋喃选择性。

本发明的目的是提出了一种NiCu@C催化剂，所述的NiCu@C催化剂通过如下步骤制备得到：

(1)将硝酸铜、酒石酸和硝酸镍依次加入去离子水中，搅拌均匀至结晶态后，干燥放置，得到催化剂前驱体，所述的硝酸铜和酒石酸的摩尔比为0.8-1:1-1.5，所述的硝酸铜和硝酸镍的质量比为100:0-5；

(2)将所述的催化剂前驱体在氮气氛围下煅烧，制备得到NiCu@C催化剂。

步骤(2)中的具体煅烧步骤是600℃煅烧3h。

优选地，步骤(1)具体步骤为将硝酸铜、酒石酸和硝酸镍依次加入60℃的去离子水中，将其搅拌均匀至结晶态后，60℃真空干燥后取出至100℃烘箱放置一周，得到催化剂前驱体。

优选地，所述的硝酸铜和酒石酸的摩尔比为1:1，所述的硝酸铜和硝酸镍的质量比为100:0.25-5。

本发明还提供了一种催化D-木糖加氢制备2-甲基呋喃的方法，包括如下步骤：