[发明专利]一种碳包覆氮化铜纳米线催化剂电催化加氢制取2,5-呋喃二甲醇的方法

权利要求书

1.一种碳包覆氮化铜纳米线催化剂电催化加氢制取2, 5-呋喃二甲醇的方法，其特征在于以H型电解槽作为反应器，以恒电流仪控制电压和电流，所述H型电解槽中间由阳离子交换膜隔开形成阴极室和阳极室，铂片为阳极室电极，0.1-2.0 mol/L的酸性溶液作为阳极液；碳包覆氮化铜纳米线催化剂为阴极室电极，反应底物5-羟甲基糠醛溶解在0.1-2.0mol/L的酸性溶液中作为阴极液，在温度为25-80℃、电流为10-100 mA、槽电压为1-10 V的条件下进行电催化加氢反应，反应时间1-5h，反应结束后，阴极室内的反应液冷却并用有机溶剂萃取，有机相常压精馏得2, 5-呋喃二甲醇，其反应方程式如下：

；

所述碳包覆氮化铜纳米线催化剂制备方法包括如下步骤：

1）预处理泡沫铜载体，所述泡沫铜载体的大小为1 cm × 1 cm - 5 cm × 5 cm；

2）将碱溶解在水中配成浓度为1-10mol/L碱溶液，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钡；

3）将过硫酸铵溶解在水中配成浓度为0.1-1.0mol/L的过硫酸铵溶液；

4）按照体积比为1：1，分别取步骤2）所得的碱溶液和步骤3）所得的过硫酸铵溶液混合，搅拌至溶液澄清得混合溶液；

5）将步骤1）的泡沫铜载体加到步骤4）得到的混合溶液中反应30分钟，泡沫铜由橘黄色变为蓝色，得到前驱体催化剂氢氧化铜，记为Cu(OH)₂/CF催化剂，CF表示的是泡沫铜；

6）将步骤5）中的前驱体催化剂氢氧化铜在葡萄糖溶液中浸渍10-30小时，再在60℃下真空干燥，得到碳包覆的催化剂前驱体；

7）将步骤6）中干燥后的碳包覆催化剂前驱体置 于管式炉内，在氨气下焙烧，焙烧温度为200-500℃，焙烧时间为1-3h，焙烧结束后即得到碳包覆氮化铜纳米线催化剂，记为NC@CuN/CF催化剂。

2.根据权利要求1所述的一种碳包覆氮化铜纳米线催化剂电催化加氢制取2, 5-呋喃二甲醇的方法，其特征在于阴极室和阳极室容积均为10-50 mL。

3.根据权利要求1所述的一种碳包覆氮化铜纳米线催化剂电催化加氢制取2, 5-呋喃二甲醇的方法，其特征在于5-羟甲基糠醛在阴极液中的浓度为5-50 mmol/L。

4.根据权利要求1所述的一种碳包覆氮化铜纳米线催化剂电催化加氢制取2, 5-呋喃二甲醇的方法，其特征在于酸性溶液为硫酸溶液、高氯酸溶液、硝酸溶液或盐酸溶液，酸性溶液的浓度为0.1-1.0 mol/L。

5.根据权利要求1所述的一种碳包覆氮化铜纳米线催化剂电催化加氢制取2, 5-呋喃二甲醇的方法，其特征在于电催化加氢反应电流为10-50 mA，槽电压为1-7 V，反应温度为25-50℃，反应时间为1-3h。

6.根据权利要求1所述的一种碳包覆氮化铜纳米线催化剂电催化加氢制取2, 5-呋喃二甲醇的方法，其特征在于萃取用有机溶剂为二氯甲烷、乙醚、氯仿或乙酸乙酯。

7.根据权利要求1所述的一种碳包覆氮化铜纳米线催化剂电催化加氢制取2, 5-呋喃二甲醇的方法，其特征在于预处理泡沫铜载体的具体过程为：在酸性条件下超声10分钟，再分别在丙酮、乙醇和水中超声30分钟，最后用水洗干净，干燥。

8.根据权利要求1所述的一种碳包覆氮化铜纳米线催化剂电催化加氢制取2, 5-呋喃二甲醇的方法，其特征在于步骤1）中的泡沫铜载体大小为2 cm × 2 cm。

9.根据权利要求1所述的一种碳包覆氮化铜纳米线催化剂电催化加氢制取2, 5-呋喃二甲醇的方法，其特征在于步骤2）中的碱为氢氧化钠，碱的浓度为2-5mol/L。

10.根据权利要求1所述的一种碳包覆氮化铜纳米线催化剂电催化加氢制取2, 5-呋喃二甲醇的方法，其特征在于步骤3）中的过硫酸铵溶液的浓度为0.1-0.5mol/L。