[发明专利]一种高比表面积巨菌草生物炭钯基催化剂的制备方法

说明书

本发明公开一种高比表面积巨菌草生物炭钯基催化剂的制备方法，将巨菌草原料洗净、烘干、粉碎后在N₂氛围下，预炭化，得到预炭化料；将预炭化料用活化剂处理后，N₂氛围下炭化，得到炭化料；将炭化料洗涤至中性后烘干，得到黑色固体，研磨成粉末载体；粉末载体依次加入水、钯盐溶液，搅拌至水分蒸发后烘干，之后加水，搅拌后滴加NaBH₄溶液至不再产生气泡，用去离子水洗涤数次后烘干，得到高比表面积巨菌草生物炭钯基催化剂，该催化剂应用于苯酚选择性催化加氢，最高转化率达到99.9%，环己酮选择性达到99.9%，催化剂催化效果好，催化剂制备过程简单，催化效率高，分离方便，成本低，实现了资源化利用，符合环境经济学以及绿色化学，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及生物质资源的高值化利用，具体涉及一种高比表面积巨菌草生物炭钯基催化剂的制备方法。

背景技术

环己酮是一种无色油状的饱和环酮，是生产尼龙、己内酰胺、己二胺和己二酸的重要有机化工原料，同时也是油漆、油墨、农药、合成树脂、合成橡胶的优良溶剂和稀释剂，在医药、涂料、染料等精细化工领域中应用广泛。在我国，环己酮生产行业是伴随着己内酰胺的生产发展而起步的，早期环己酮仅是己内酰胺工艺生产线的中间品，其生产能力受己内酰胺合成装置和生产技术限制，仅有少量商品环己酮用于供应市场。近年来，随着环己酮的应用市场逐渐拓展开来，许多厂家转而对环己酮生产装置进行了扩能改造，大量生产商品环己酮，使其成为一种大宗石油化工产品。

伴随着石油和焦化业的发展，苯酚的产量逐年上升，苯酚的价格趋于平稳，采用苯酚加氢法制取环己酮，有利于实现苯酚的综合利用。然而，环己酮很容易被进一步加氢生成环己醇等副产物，其产物的分布高度依赖于催化剂的类型和载体的性质。工业上，苯酚加氢一步法制取环己酮可以分为气相加氢和液相加氢。相比较于气相，液相加氢反应温度较低，环己酮质量较好，能耗较小。Pd基催化剂在苯酚液相加氢制环己酮中性能良好而被广泛使用。载体的酸碱性质、活性金属Pd的晶粒大小、分散度都对催化剂性能有较大影响，进而影响产物分布。已报道的载体有Al₂O₃、SiO₂、MgO以及各种炭材料等，但都由于抗烧结能力较差以及差的机械性能不适合于工业应用。

巨菌草是多年生禾本科直立丛生型植物，具有较强的分蘖能力，是高产优质的菌草之一，用巨菌草作为培养料，已知可栽培香菇、灵芝等49种食用菌、药用菌。除了作为菌料外，还可做饲料，同时还是水土保持的优良草种。

发明内容

本发明的目的在于提高生物质能源的废物利用，提供一种苯酚液相选择性加氢制取环己酮的催化剂的制备方法，将生物质经过预炭化、活化、改性等一系列处理，得到价格低廉、能耐酸碱、性质稳定、具有发达的孔隙结构、巨大的比表面积和优良的吸附性能的廉价无毒、环境友好的巨菌草生物活性炭，将其负载钯作为催化剂应用在苯酚液相选择性加氢制取环己酮。

本发明通过下述技术方案实现：

一种高比表面积巨菌草生物炭钯基催化剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将巨菌草原料洗净、烘干、粉碎后在N₂氛围下，200-500℃保温2-4h预炭化，得到预炭化料；将预炭化料用活化剂处理后，N₂氛围下，500-900℃保温2-4h炭化，得到炭化料；

（2）将步骤（1）所得的炭化料洗涤至中性后烘干，得到黑色固体，研磨成粉末即为高表面积的巨菌草活性炭即粉末载体；

（3）取步骤（2）粉末载体依次加入水、钯盐溶液，混合物搅拌至水分蒸发后烘干，之后加烘干物3-5倍体积的水，搅拌后滴加NaBH₄溶液至不再产生气泡，用去离子水洗涤数次后烘干，得到高比表面积巨菌草生物炭钯基催化剂。