[发明专利]EDTA辅助浸渍法制备镍基催化剂用于木质素还原解聚

说明书

本发明涉及一种适用于木质素催化还原转化的镍基催化剂及其制备方法。催化剂以金属Ni为活性组分、介孔γ‑Al₂O₄为载体。活性组分Ni占催化剂质量的5～35％。通过将Ni(EDTA)^2‑阴离子配合物浸渍到表面正电荷的介孔氧化铝(MA)载体上，制备了NiE/MA催化剂。和常规浸渍方法制备的Ni/MA催化剂相比，还原后的NiE/MA催化剂上镍晶粒分散度更高，并且催化剂颗粒表面形成很薄的微孔碳壳。制备过程中引入EDTA配体对于4‑丙基愈创木酚加氢的产物分布具有显著影响。催化剂循环五次后仍保持了较好的稳定性。对于真实生物质杨木木屑的催化还原解聚，NiE/MA上酚类单体产物总收率达到34.5％，而Ni/MA上仅有26.0％。

技术领域：

本发明属于木质素还原转化催化剂制备技术领域，更具体涉及一种以介孔γ-Al₂O₃为载体的用于木质素催化还原转化的镍基催化剂及其制备方法。

背景技术：

木质纤维素的全球产量高达100亿吨，是最丰富的生物质资源。木质纤维素是植物细胞的主要成分，其组成与结构取决于植物的种类。木质纤维素由纤维素、半纤维素和木质素三部分构成。木质素由各种甲氧基化的苯丙烷单元组成，是唯一的可再生的芳香资源，但其结构十分复杂；并且其与纤维素和半纤维素相比，木质素由于具有芳香性对生物与化学技术的改性有一定的抵抗性，因此经常对木质素的利用不充分。为了使木质纤维素充分的利用，就要不停地探索使木质素产品增值的办法。催化还原是木质纤维素解聚为单体化合物的有效方法之一，然而目前木质素催化还原解聚研究主要采用成本昂贵的Ru/C等贵金属催化剂，开发替代的非贵金属催化剂可以使该过程更具实用性。由于木质素结构坚固、具有复杂的网络结构，在木质素的解聚过程中主要进行断裂木质素中的C-O-C以及少量的C-C键，从而要求催化剂不仅具有优异的加氢功能还要能够对木质素进行显著的解聚效果；同时在考虑催化剂活性的同时还要考虑催化剂在催化过程中的稳定性、催化剂回收等。只有综合考虑这些因素，催化剂的实用性才可能大幅度提高。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种用于木质素催化还原转化的镍基催化剂及其制备方法，用于替代木质素催化过程中使用的贵金属催化剂，解决催化剂热稳定性较差的问题，制备出高活性高稳定性的且可进行磁分离的镍基催化剂。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种以介孔γ-Al₂O₃为载体的用于木质素催化还原转化的镍基催化剂，其特征在于：所述的镍基催化剂的组成为Ni-EDTA/Al₂O₃-T；其中Ni表示由六水合硝酸镍引入的活性组分；EDTA表示辅助浸渍试剂，即乙二胺四乙酸(EDTA)；Al₂O₃表示载体介孔γ-Al₂O₃；T表示催化剂在氢气氛围下的还原温度。煅烧后的催化剂中镍的含量为催化剂质量的5～35wt％。

六水合硝酸镍溶于水后的Ni²⁺与EDTA，形成蓝色的水溶性阴离子配合物Ni(EDTA)^2-。

EDTA与六水合硝酸镍中的Ni²⁺的摩尔比分别为0～2。

先将介孔γ-Al₂O₃热处理，再负载水溶性的Ni(EDTA)^2-络合物。

(1)介孔γ-Al₂O₃载体预处理：将购买的纳米级介孔γ-Al₂O₃载体热处理，处理气氛为空气，处理温度550℃，处理时间5h；