[发明专利]一种钌和钨改性的金属固溶体催化剂、其制备方法和解聚木质素的方法

说明书

本发明提供了一种钌和钨改性的金属固溶体催化剂、其制备方法和解聚木质素的方法，该催化剂包括：锡铝金属固溶体载体；分散在所述锡铝金属固溶体载体上的钌和钨。本发明所述催化剂主要使用锡和铝复配的金属固溶体作为载体，使用钨改性增强了催化剂的酸性；钌改性增强了催化剂的效果。本发明所述钌和钨改性的金属固溶体催化剂组分协同作用，能够高效解聚木质素。应用本发明所述钌和钨改性的金属固溶体催化剂催化解聚木质素，可以降低催化剂对于反应器的伤害，解聚率高。同时，所得解聚产物中芳香族化合物产率和石油醚萃取的小分子化合物产率高，分离提纯简单。本发明的解聚产物和催化剂的分离简单，对环境友好。

技术领域

本发明涉及木质素纤维素类生物质转化技术领域，尤其是涉及一种钌和钨改性的金属固溶体催化剂、其制备方法和解聚木质素的方法。

背景技术

生物质是公认的可再生有机碳的最佳来源；生物质主要由纤维素、半纤维素、木质素这三大组分组成。其中，木质素约占生物质三大组分的三分之一，但是与纤维素与半纤维素不同，木质素并没有被很好地利用。纤维素和半纤维素的结构相对简单，而木质素具有复杂的三维无定型结构，相对难以利用，所以目前很多研究与有效的转化利用方法均集中在纤维素和半纤维素上。很多进行生物质物料利用的工厂转化了生物质中的纤维素和半纤维素，剩下的木质素很大部分就被当做废液排出，或当成燃料进行焚烧处理提供能量和蒸汽。这无疑造成了资源的浪费，也带来了潜在的环境污染隐患。因此，尽管木质素高附加值利用的难度很大，人们也在不断对木质素高附加值转化进行研究，采用木质素生产高附加值燃料和精细化学品引起了更多的关注。

并且，由于近年来日益增长的环保需求和能源安全的需要，并基于不与人争粮的原则，木质生物质的转化利用成为生物炼制领域的研究热点，以期减少污染并希望其将来能部分取代日益枯竭的化石资源。木质生物质的转化利用要求充分利用木质生物质的各种成分，木质素就是其中研究的重点。如今，对于木质素的资源化利用也得到了一些成果，主要集中在用作混凝土减水剂、燃料分散剂、农药缓释剂及采油用表面活性剂等领域。然而，这些方面主要是木质素的简单应用，并没有让木质素从根本上得到有效利用。因此，如何有效的对木质素进行解聚使其转化成具有高附加值的化学品，更需要我们的努力。

木质素具有独特的芳香族结构，同时又具有脂肪族结构。从木质素制备高附加值的化学品、燃油替代品和平台化合物等方面的研究有了快速的发展，其中从木质素制备芳香族化合物被认为是最具有前景的方向。从木质素原料得到小分子化合物的方法繁多，大体上有催化热液解聚、高温热解、生物解聚三大类。其中催化热液解聚发展快速，同时也被认为是最具有潜力的解聚方法之一。催化热液解聚根据催化剂种类的不同主要分为催化氧化解聚，催化加氢解聚，酸、碱催化解聚等。

现有技术使用均相酸、碱催化解聚木质素已经具有很广泛的应用，但是不可避免的面临着一些问题，例如后处理复杂、腐蚀反应器、环境污染等。同时，催化氧化解聚带来了产物难以控制、产物种类复杂的问题。采用催化加氢解聚的方式，可选择性地使木质素转化生成芳香族化合物，然而解聚效率低一直是当前木质素解聚所面临的重点问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种钌和钨改性的金属固溶体催化剂、其制备方法和解聚木质素的方法，采用本申请所述催化剂催化解聚木质素，可有效提高解聚效率。

本发明提供一种钌和钨改性的金属固溶体催化剂，包括：

锡铝金属固溶体载体；

分散在所述锡铝金属固溶体载体上的钌和钨。

优选地，所述钌和钨改性的金属固溶体催化剂为酸性，具有介孔结构。

优选地，所述钌和钨改性的金属固溶体催化剂中锡和铝的原子比例为0.44：0.53，钌的负载量为1～6wt％，钨的负载量为1～10wt％。

本发明提供一种钌和钨改性的金属固溶体催化剂的制备方法，包括以下步骤：