[发明专利]一种催化加氢的催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明属于催化剂材料制备技术领域，公开了一种催化加氢的催化剂及其制备方法与应用。该催化剂包括金属有机骨架化合物和掺杂于所述金属有机骨架化合物上的两种金属；所述两种金属为铜和钴。该催化剂能够在较温和的条件下具有高催化转移加氢活性，表现出高转化率和高选择性。将该催化剂应用于催化5‑羟甲基糠醛制备2,5‑二羟甲基呋喃中，5‑羟甲基糠醛的转化率大于97％，高达99.5％；2,5‑二羟甲基呋喃的选择性大于95％，高达97.7％。该催化剂还具有良好的稳定性和循环使用性。该催化剂通过溶剂热反应，一步法合成，其制备方法简单，操作简便，制备效率高。

技术领域

本发明属于催化剂材料制备技术领域，具体涉及一种催化加氢的催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

由于化石资源的日益减少，寻找可替代的资源生产燃料和化学品变得十分重要。生物质资源因其来源广泛，储量丰富，且通过光合作用能够循环使用，可以实现碳“零排放”，受到越来越多研究者的关注。5-羟甲基糠醛(HMF)，可以通过葡萄糖、果糖等脱水制备，容易得到，且通过该制备方法能够产生大量高附加值的衍生物，具有重要的平台性，因而备受科研工作者的关注。5-羟甲基糠醛反应的产物中，不仅包括能够应用于醚、酮和树脂等的合成的2,5-呋喃二甲醇(DHMF)，还有2,5-二甲基呋喃(DMF)、乙酰丙酸乙酯、5-乙氧基甲基糠醛和长链烷烃在内的高品质的液体燃料，及其他如2,5-呋喃二甲醛、和乙酰丙酸等多种高附加值的化学品。

在以往的研究中，多采用贵金属催化剂和氢气作为催化加氢反应的催化体系，催化5-羟甲基糠醛(HMF)制备2,5-呋喃二甲醇(DHMF)，获得优异的活性结果；但是使用贵金属催化剂成本高，氢气(作为氢源)来源于不可再生的化石能源，且运输、贮存不便，在使用中也存在安全隐患。或是采用含金属有机骨架化合物的材料作为催化剂，但目前含金属有机骨架化合物的催化剂的制备方法复杂，过程不易控制；且需要在较高催化温度(至少120℃)下才能体现良好的催化活性。

因此，亟需提供一种催化加氢的催化剂，能够较温和的条件下表现出较高的催化活性，且制备方法简单。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种催化加氢的催化剂，能够较温和的条件下(低于120℃)表现出较高的催化活性，且制备方法简单。

本发明提供了一种催化加氢的催化剂，包括金属有机骨架化合物(MOFs)和掺杂于所述金属有机骨架化合物上的两种金属；所述两种金属为铜和钴。

优选的，所述铜的掺杂量为0.01％-0.15％；所述钴掺杂量为0.05％-0.4％；进一步优选的，所述铜的掺杂量为0.01％-0.1％；所述钴掺杂量为0.05％-0.3％。

优选的，所述金属有机骨架化合物为UIO-66、UIO-66-NH₂、UIO-66-NO₂、UIO-66-OH或UIO-66-SO₃H中的一种。

优选的，所述催化剂的粒径为150-500纳米；进一步优选的，所述催化剂的粒径为200-400纳米。

本发明也提供了一种催化加氢的催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将锆盐、配体和两种金属盐分别溶于溶剂中得到锆盐溶液、配体溶液和金属盐溶液，然后将所述锆盐溶液、配体溶液和金属盐溶液混合，加入调节剂，得到混合溶液；

(2)将步骤(1)制得的混合溶液进行溶剂热反应，过滤，得滤渣，即为所述催化剂。

优选的，在步骤(1)中，所述配体为含对苯二甲酸结构的化合物；进一步优选的，所述配体选自对苯二甲酸、2-氨基对苯二甲酸、2-硝基对苯二甲酸、2-羟基对苯二甲酸或2-磺酸基对苯二甲酸单钠中的至少一种。

优选的，在步骤(1)中，所述金属盐为铜盐和钴盐。