[发明专利]一种糠醛催化加氢制备糠醇的磁性催化剂的合成方法及应用

说明书

本发明公开了一种糠醛催化加氢制备糠醇的方法及其磁性催化剂。该磁性催化剂是负载型催化剂，其活性组分Co来自相应的非贵金属盐溶液，催化剂载体为氧化物，选自Al或Nb的氧化物。该催化剂采用简单过量浸渍法制备，活性组分的负载量为相应载体质量的20％。该方法采用生物质水解产物糠醛为原料，商业氢气为氢源，去离子水为溶剂，在反应温度为100～140℃、氢气压力为1～2MPa、搅拌速度为400rpm，反应时间为1～4h。在最佳条件下，糠醛转化率接近100％，糠醇选择性为96.89％。该催化剂制备方法简便，价格低廉且具有循环性，该催化体系绿色，反应底物具有可再生性，反应条件温和，成本低，具有广阔的工业化应用前景。

技术领域

本发明属于精细化工技术领域，具体地涉及糠醛催化加氢制备糠醇的方法及其磁性催化剂，更具体涉及钴基单金属催化剂进行糠醛液相加氢制备糠醇的方法。

背景技术

目前，糠醛由生物质玉米芯为原料，在稀酸的作用下水解为戊糖，经过脱水和环化得到已经获得工业化生产，生产出来的约65％的糠醛作为原料用于合成糠醇。糠醇主要用于生产合成纤维、恒温树脂、耐腐蚀玻璃纤维、农药、铸造粘合剂、火箭燃料和香料等，也还可以合成赖氨酸、维生素C、润滑剂、分散剂、增塑剂、四氢糠醇和乙酰丙酸等重要的中间体化学品(K.Fulajtárova Applied Catalysis A:General，2015，502，78–85)。

工业上采用改良的Adkins催化剂，此类催化剂主要是以氨水、重铬酸钠和硝酸铜为原料，采用经典的沉淀法来制备得到。用于催化糠醛选择性加氢制备糠醇。然而，该类催化剂含有致癌物质Cr离子，在催化剂制备的过程中以及失活后废弃处理时，不但在生产过程中对操作人员带来伤害，而且还会对环境造成严重的污染(M.M.,Villaverde CatalysisCommunications，2015，58，6–10)。

通常，在气相或液相加氢体系中，糠醛可以催化转化加氢得到糠醇。鉴于液相氢化体系稳定，且不需要较高的氢气压力和较纯净的产品，通常液相加氢体系是优选的(R.V.Sharma Applied Catalysis A:General，2013，454,127–136)。由于糠醛在水相中易开环成环戊酮和环戊醇，因此，在水溶液中催化糠醛为糠醇研究较少。尤其，非贵单金属催化剂。尽管也有人做过相关体系的研究，但是其要求条件苛刻，且时间也较长(CatalysisToday 367(2021)177–188)。

发明内容

基于以上背景，在本发明提出以廉价非贵金属钴和固体氧化物经过简单浸渍法制备得到单金属催化剂，用于一锅法将糠醛水相催化加氢合成高附加值精细化学品糠醇。此方法为糠醛转化为糠醇提供了一条简单，低廉，高效，环境友好的且利于工业化的生产方法。

本发明提供一种糠醛催化加氢制备糠醇的方法，其特征在于包括如下步骤：

在间歇式密闭高压反应釜中加入糠醛、溶剂和金属催化剂，搅拌下进行催化选择性加氢反应；

所述金属催化剂为非贵金属负载型催化剂，其中催化剂载体为两种金属氧化物中的Al₂O₃、Nb₂O₅中的一种；催化剂活性组分为过渡金属Co；其由下述方法制备得到：将含有过渡金属Co的金属盐(优选为Co(NO₃)₂)的水溶液加入催化剂载体中，搅拌过夜后再在干燥箱中烘干，在400-600℃下焙烧2-6h，使用前在氢气氛围中进行还原。

在一个具体实施方式中，所述糠醛和溶剂的比例为0.2g：3～20ml，优选为0.2g：5～15ml，更优选为：0.2g：5～10ml；所述金属催化剂用量为糠醛质量的1/1至1/4，优选为1/2，氢气初始压力为1～2MPa，反应温度为100～140℃，优选为110～130℃，反应时间为1～6h，优选为3-5h。

进一步地，待反应结束后，将其进行冷水浴，泄压，催化剂经吸铁石分离后，使用乙酸乙酯进行萃取。