[发明专利]一种核-壳型脱水-加氢双功能催化剂、制备方法及其在木糖制备二元醇中的应用

权利要求书

1.一种核-壳型脱水-加氢双功能催化剂在催化木糖一步合成二元醇中的应用，其特征在于，所述催化剂为核-壳型，核为封装金属的S-1分子筛，壳层为在核外围生长封装固体酸的S-1分子筛；金属和固体酸为活性组分，分别用于催化加氢反应和脱水反应；所述金属为钌，所述固体酸为氧化铌、氧化锡、氧化镓、氧化铬中的至少一种，固体酸质量与金属质量的比值为1~100；

所述的催化剂在催化木糖一步合成二元醇中的应用，包括如下步骤：

所述催化剂使用前在氢气中200~400 ℃还原，然后将催化剂、原料和溶剂投入反应器中，控制反应器温度为150~210 ℃，H₂压力为0.5~5.0 MPa，反应得到二元醇产物，催化反应结束后，离心回收的催化剂经焙烧、还原处理循环使用；所述原料为木糖或木糖的替代物，木糖的替代物为玉米芯、甘蔗渣、稻壳、秸秆或棉籽壳中的一种。

2.根据权利要求1所述的一种核-壳型脱水-加氢双功能催化剂在催化木糖一步合成二元醇中的应用，其特征在于，所述催化剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）采用乙二胺、十六烷基三甲基溴化铵或其混合物将1~20 mmol/L钌金属前驱体溶液络合，得到钌-二胺配合物溶液，后搅拌加入四丙基氢氧化铵和正硅酸乙酯在150~200 ℃晶化，离心收集固体产物，洗涤烘干，得到催化剂核层；

（2）在上述催化剂核层上采用浸渍、球磨或硅烷化方法负载占催化剂核层1~30 wt%氧化铌、氧化锡、氧化镓或氧化铬的前驱体，后在空气中350~550 ℃焙烧1~6 h，得到负载固体酸活性组分的催化剂核层；

（3）将上述负载固体酸活性组分的催化剂核层作为晶种，再加入四丙基氢氧化铵和正硅酸乙酯在150~200 ℃晶化导向生长壳层，最后在空气中400~600 ℃焙烧4~8 h，去除四丙基氢氧化铵，得到核-壳型脱水-加氢双功能催化剂。

3.根据权利要求2所述的一种核-壳型脱水-加氢双功能催化剂在催化木糖一步合成二元醇中的应用，其特征在于，步骤（1）中钌金属前驱体溶液中钌金属和正硅酸乙酯的摩尔比值为2×10^-5~2×10^-3，四丙基氢氧化铵和正硅酸乙酯的摩尔比值为1.2~2.6；步骤（3）中四丙基氢氧化铵和正硅酸乙酯的摩尔比值为1.2~2.6。

4.根据权利要求2所述的一种核-壳型脱水-加氢双功能催化剂在催化木糖一步合成二元醇中的应用，其特征在于，钌金属前驱体为氯化钌，氧化铌的前驱体为五氯化铌或草酸铌铵、氧化锡的前驱体为氯化锡、氧化镓的前驱体为氯化镓，氧化铬的前驱体为氯化铬。

5.根据权利要求2所述的一种核-壳型脱水-加氢双功能催化剂在催化木糖一步合成二元醇中的应用，其特征在于，固体酸的质量与金属质量比值为1~50。

6.根据权利要求1所述的一种核-壳型脱水-加氢双功能催化剂在催化木糖一步合成二元醇中的应用，其特征在于，所述二元醇为1,2-丙二醇、乙二醇、1,2-戊二醇中的至少一种，所述溶剂为水。

7.根据权利要求1所述的一种核-壳型脱水-加氢双功能催化剂在催化木糖一步合成二元醇中的应用，其特征在于，所述反应器为全混流反应器。