[发明专利]皮克林乳液体系生物质平台化合物催化加氢提质的方法

说明书

本发明公开了一种皮克林乳液体系生物质平台化合物催化加氢提质的方法，采用生物质多孔炭作为催化剂载体负载非贵金属镍催化剂，其原料来源丰富，工艺简单，价格低廉具有良好的应用前景。生物质多孔炭负载镍催化剂具有疏水性的特点，在水油两相反应体系中可形成油包水型皮克林乳液，根据不同反应体系中反应物和产物的溶解度不同调节反应溶剂的油水比例，即十氢化萘和去离子水的比例，实现生物质平台化合物的高效转化，其中香草醛转化率为96％～100％，4‑甲基愈创木酚选择性为75％～98％；糠醛转化率为100％，四氢糠醇选择性为67％～93％。

技术领域

本发明涉及生物质平台化合物的选择性催化加氢技术领域，更具体地，涉及一种皮克林乳液体系生物质平台化合物催化加氢提质的方法。

背景技术

随着化石能源的过度消耗，全球气候变暖，环境污染问题加剧。开发可再生的绿色能源成为国内外广泛关注的研究热点。生物质能源因其储量大、可再生、成本低等优势受到研究者的广泛关注。生物质平台化合物糠醛具有较高的含氧量和反应活性，在储存过程中不稳定。选择性催化加氢的方法可有效降低生物质平台化合物的含氧量并制得高附加值的精细化学品，可有效缓解对化石能源的依赖。

在催化反应体系中的反应物、目标产物、中间产物和副产物在同一溶剂中的溶解度具有差异性，从而影响反应的产物分布。皮克林乳液通常是使用两种互不相溶的液体(油和水)通过乳化剂形成稳定的乳液体系，其独特的气、液、固界面极大的提升了催化反应的传质效率，从而提高反应物的转化率和目标产物的选择性。此外，氢气在溶剂水中溶解度极低，有机溶剂的引入可以增加反应体系中氢气的溶解度。

将生物质衍生醛类化合物催化加氢转化为液体燃料和化学品具有十分广阔的应用前景。例如，糠醛可通过催化加氢转化为糠醇、四氢糠醇、环戊酮、环戊醇、2-甲基呋喃等；香草醛可转化为香草醇、愈创木酚、4-甲基愈创木酚。由于反应路径复杂多样，如何提高单一目标产物的选择性依然面临具大挑战。一些贵金属催化剂如Pd、Pt、Ru等已经被证实具有较好的催化活性，但由于贵金属的稀缺性以及昂贵的价格限制了贵金属催化剂的广泛应用。

发明内容

本发明的目的是针对生物质衍生醛类化合物加氢反应中贵金属催化剂制备成本高昂无法广泛使用等问题，而提供一种皮克林乳液体系生物质多孔炭负载镍催化剂高效催化生物质平台化合物选择加氢制备高附加值化学品的方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：皮克林乳液体系生物质平台化合物催化加氢提质的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤一、将生物质多孔炭负载镍催化剂、溶剂和生物质平台化合物依次加入100mL磁力驱动高压反应釜中，用氢气置换所述反应釜中的空气5次，充入氢气至指定压力，并设置反应条件进行反应；

步骤二、反应结束后待所述反应釜冷却至室温，逐出釜内残余气体，收集釜内样品，使用滤膜过滤分离固体催化剂，所得液体样品通过气相色谱检测产物组成。

进一步，所述生物质平台化合物为糠醛或香草醛；所述溶剂为十氢化萘、去离子水或者两者的混合溶液。

进一步，所述生物质多孔炭负载镍催化剂的用量为15mg～20mg；糠醛的用量为0.6mmol～1.2mmol或者香草醛用量为1.31mmol～3.29mmol；溶剂的用量为40mL。

进一步，所述溶剂选用十氢化萘和去离子水的混合溶液时，十氢化萘和去离子水的体积比为1：3～3：1。

进一步，步骤一中所述反应条件为反应温度80℃～120℃，氢气压力0.5MPa～2.0MPa，反应时间0.5h～5h。