[发明专利]一种用于催化乙醇转化为正丁醇的介孔炭负载型催化剂及其制备方法

说明书

一种用于催化乙醇转化为正丁醇的介孔炭负载型催化剂及其制备方法，属于生物质催化转化技术领域。首先是制备介孔炭载体，然后将活性组分铜和铈分步浸渍到介孔炭载体，其中铜以金属态的形式存在，铈以氧化态的形式存在，铜的负载量为1wt％～20wt％，铜和铈的原子摩尔比为(2～5)：1。本发明制备方法简单，在制备过程中能够自还原为金属态铜，在使用时不需要额外的还原处理，催化剂原料没有使用任何贵金属，原料廉价易得，具有推广性。该催化剂在温和的反应条件下具有较高的催化活性，在反应过程中能够有效地抑制金属铜纳米颗粒的烧结。催化剂具有较好的催化稳定性，且容易回收，在一定的温度下简单处理就能够重复使用。

技术领域

本发明属于生物质催化转化技术领域，具体涉及一种能够自还原且可有效地抑制金属铜纳米颗粒在反应过程中烧结的用于催化乙醇转化为正丁醇的介孔炭负载型催化剂及其制备方法。

背景技术

我们在生产生活中所用到的化学品和燃料主要是利用化石资源转化而来，而这种非可再生能源的过度消耗势必会带来能源危机。与传统的化石资源相比，生物质能源具有可再生性、清洁、资源丰富等优点，因此生物质能源的开发和利用受到了全世界的关注。乙醇作为一种生物质能源，将其转化为附加值更高的化学品备受全世界的关注。

正丁醇通常作为一种十分重要的有机溶剂和化工原料，主要用于制造邻苯二甲酸、脂肪族二元酸及磷酸的正丁酯类增塑剂，它还广泛用于各种塑料和橡胶制品中，也是有机合成中制备丁醛、丁酸、丁胺和乳酸丁酯等的原料。它还是油脂、药物(如抗生素、维生素)和香料的萃取剂，醇酸树脂涂料的添加剂等，又可用作有机染料和印刷油墨的溶剂，脱蜡剂。目前将正丁醇开发利用作为一种新型的汽车燃料引起了全世界广泛的关注。作为汽油的替代品，正丁醇是一种较乙醇性能更优的发动机燃料，正丁醇的理化性质与汽油更加接近，其能与汽油任意互溶、对现有发动机和管路没有腐蚀。正丁醇的能量密度(29MJ·L^-1)与汽油接近(32MJ·L^-1)，而目前广泛使用的乙醇的能量密度(19.6MJ·L^-1)只是汽油的61％。另外，正丁醇的汽化热(0.43MJ·L^-1)只有乙醇(0.92MJ·L^-1)的一半，与汽油(0.36MJ·L^-1)接近，因此具有更好的发动机低温启动性能，而且现有车辆不需进行任何改装就可以使用混有正丁醇的汽油作为燃料。正丁醇作为生物燃料可以减少SO_X、NO_X、CO、碳氢化合物以及温室气体的排放，具有良好的环境效益，将正丁醇替代乙醇作为可再生能源具有较大的应用前景，因此将乙醇转化为正丁醇已经成为能源发展的一个重要方向。