[发明专利]一种具有膜包覆层的高效、高稳定纳米催化剂的应用

说明书

本发明公开了一种膜包覆结构的磷酸盐类物质在顺酐加氢制备丁二酸、乙酰丙酸加氢制备γ‑戊内酯、苯甲醛加氢制备苯甲醇、葡萄糖加氢制备山梨糖醇中的应用。通过本发明的方法，可以形成有着优异的加氢活性且能够稳定暴露在空气中而不失活的金属磷化物活性位点，而且本发明方法在活性位点表面形成膜包覆结构，防止活性位点在酸性环境中失活，避免催化剂流失的问题。本发明制备工艺简单，制备的催化剂循环使用性能好，反应产物与催化剂以及溶剂体系易分离，反应周期短，适于工业生产，具有非常广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及催化加氢技术领域，尤其涉及的是一种具有膜包覆层的高效、高稳定纳米催化剂的应用。具体是一种催化剂在顺酐选择性加氢制备丁二酸、乙酰丙酸选择性加氢制备γ-戊内酯、苯甲醛选择性加氢制备苯甲醇、葡萄糖选择性加氢制备山梨糖醇方面的应用。

背景技术

目前，在重要的大宗平台分子(如：顺酐、乙酰丙酸、苯甲醛、葡萄糖等)的工业化转化过程中，催化剂是否抗氧化、抗酸蚀从而高效稳定地进行催化作用，是考核催化剂能否促进这些平台分子进行工业化升级转化的重要指标。

乙酰丙酸以及顺酐的加氢产物丁二酸溶于水后，会使催化反应环境变成酸性。这对催化剂的耐酸腐蚀及高稳定性提出了严苛的要求。其中非贵金属类型的催化剂主要有Raney Ni、Ni/CeO2、Ni/硅藻土等，但这些催化剂在反应过程中的流失现象非常严重，并且所需的反应条件很高。贵金属类型的催化剂主要有Pd/Al2O3、Ru/AC、Pd/HAP、Pd/C、Pt/C等，但这些催化剂催化反应条件较为苛刻，存在酸性环境中失活的问题。

苯甲醛制备苯甲醇，葡萄糖制备山梨糖醇的传统催化剂主要分别是以Cu-Cr催化剂、Raney Ni为主。然而，传统催化剂的金属流失以及严重的铬污染问题较为严重，并且传统制备方法中苯甲醛和葡萄糖在较高温度下以及酸性催化条件下都非常容易结焦，导致苯甲醛和葡萄糖的转化效率较低，相应的苯甲醇和山梨糖醇的收率也比较低。

此外，在工业化催化中，对于催化剂的抗氧化性能也提出了严格的要求，这是因为加氢催化剂一般需要进过还原的流程才能具备催化加氢的作用。然而，一旦还原后的催化剂尤其是非贵金属催化剂长时间的暴露在空气中，催化剂便会逐渐失活，影响催化剂的实际应用。

因此，催化顺酐、乙酰丙酸、苯甲醛、葡萄糖选择性加氢制备丁二酸、γ-戊内酯、苯甲醇和山梨糖醇，关键技术在于开发一种绿色、高效、稳定、抗氧化、抗酸蚀的催化剂。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种具有膜包覆层的高效、高稳定纳米催化剂在顺酐加氢制备丁二酸、乙酰丙酸加氢制备γ-戊内酯、苯甲醛加氢制备苯甲醇、葡萄糖加氢制备山梨糖醇中的应用。所述膜包覆结构的催化剂耐酸、抗氧化，负载在其上的金属稳定，不易流失，能在反应条件较为苛刻的情况下催化上述底物加氢。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种具有膜包覆层的高效、高稳定纳米催化剂的应用，所述催化剂应用于顺酐加氢制备丁二酸、乙酰丙酸加氢制备γ-戊内酯、苯甲醛加氢制备苯甲醇或葡萄糖加氢制备山梨糖醇；所述催化剂以磷酸盐B(PO₄)_a为载体，在磷酸盐B(PO₄)_a载体上负载有金属磷化物AP_b颗粒，在金属磷化物AP_b颗粒表面包覆有BO_c膜包覆层，其中，A为元素周期表中VIIIB、IB和IIB族中过渡金属的一种或多种，B为钇(Y)、钛(Ti)、锰(Mn)、镧(La)、铬(Cr)、铅(Pb)中的一种或多种，a、b和c在化学式的价键平衡的条件下各自独立地取值；所述催化剂催化顺酐加氢制备丁二酸、乙酰丙酸加氢制备γ-戊内酯、苯甲醛加氢制备苯甲醇或葡萄糖加氢制备山梨糖醇的反应过程为：将顺酐、乙酰丙酸、苯甲醛或葡萄糖与催化剂共同加入反应釜中，用H₂冲洗反应釜，置换釜内空气，之后保持反应釜内H₂压力至0.1-5MPa，0-180℃条件下搅拌反应2-15h后冷却泄压。