[发明专利]一种层状加氢催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明揭示了一种层状加氢催化剂及其制备方法与应用。所述层状加氢催化剂具有层状薄膜结构，其化学式为：A‑(M‑N)subgt;x/subgt;/Y，其中，M‑N为活性组分，且A为含氮的有机聚合物，M为金属化合物，N为助剂，x为薄膜的层数，Y为载体，所述含氮的有机聚合物、金属化合物和助剂均匀分布于所述载体表面。本发明的层状加氢催化剂，利用金属化合物和杂原子的配位效应层层自组装，形成片状分布的层状结构，在加氢反应中，催化剂缓慢释放到反应体系中，对于加氢反应表现出良好的催化活性。

技术领域

本发明涉及一种层状加氢催化剂，具体涉及一种用于3-羟基丙醛加氢制备1，3-丙二醇的负载型层状加氢催化剂及其制备方法，以及该催化剂在3-羟基丙醛加氢制备1，3-丙二醇中的应用，属于催化剂制备与应用技术领域。

背景技术

1，3-丙二醇(简称1，3-PDO)是一种重要的有机化工原料，广泛应用于增塑剂、洗涤剂、防腐剂、乳化剂的合成，也可应用于食品、化妆品和制药等行业，但其最主要的用途是替代乙二醇、丁二醇生产多醇聚酯，制备聚对苯二甲酸1，3-丙二醇酯纤维(简称PTT)，进而应用于服装、地毯、电子、汽车等市场。受益于PTT市场规模的增长，全球1，3丙二醇的市场规模在2020年达到了4.02亿美元，并预计在2025年将达到6.91亿美元，CAGR为11.4％，因此1，3-丙二醇的技术开发受到广泛关注。

目前1，3-PDO的生产技术主要有化学法和生物发酵法两种，但两种制备方法均产生中间产物3-羟基丙醛(3-HPA)，3-HPA可通过生物酶或加氢催化剂转化为1，3-丙二醇。目前已报道的3-羟基丙醛加氢制备1，3-丙二醇的催化剂主要有以下三种(1)雷尼型催化剂；(2)以铂、钯、镍为活性组分的负载型催化剂；(3)生物酶。目前存在的问题主要有：(1)3-HPA的化学性质不稳定，极易聚合，导致在加氢过程中随着温度的升高，副反应加剧；(2)现有雷尼型催化剂及铂、钯、镍为活性组分的负载型催化剂在釜式反应中不能循环使用；因此，选择高活性、高选择性、温和条件且可循环使用的加氢催化剂成为迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种层状加氢催化剂及其制备方法与应用，以克服现有技术中存在的不足。

为实现前述发明目的，本发明实施例采用的技术方案包括：

本发明提供了一种层状加氢催化剂，所述层状加氢催化剂具有层状薄膜结构，其化学式为：A-(M-N)_x/Y，其中，M-N为活性组分，且A为含氮的有机聚合物，M为金属化合物，N为助剂，x为薄膜的层数，Y为载体，所述含氮的有机聚合物、金属化合物和助剂均匀分布于所述载体表面。

进一步地，所述活性组分中的金属含量＞5μg。

进一步地，所述金属化合物所含金属元素包括VII、IB、IIB族金属元素中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述金属元素包括Pd、Pt、Ru、Rh、Os、Au、Ni、Fe、Co、Ir、Cu、Zn中的任意一种或两种以上的组合。

更进一步地，所述金属化合物包括金属氯化盐和/或金属硝酸盐。

进一步地，所述助剂包括含双氮/氧或多氮/氧有机化合物中的任意一种或两种的化合物组合，优选包括吡啶类有机化合物、咪唑类有机化合物、噻唑类有机化合物中的任意一种或两种以上的组合，尤其优选为二联吡啶、四联吡啶、螺芴吡啶、咪唑或噻唑中的任意一种或两种以上的组合。

进一步地，x＞5层，优选为10-50层。

本发明还提供了前述的层状加氢催化剂的制备方法，包括：

使载体浸润于含氮的有机聚合物溶液中，形成有机聚合物/载体复合物；使所述有机聚合物/载体复合物浸润于金属化合物溶液中，形成有机聚合物-金属化合物/载体复合物；

使所述有机聚合物-金属化合物/载体复合物浸润于助剂溶液中，形成有机聚合物-金属化合物-助剂/载体复合物；