一种糠醛醚化制糠醚用非贵金属催化剂及其制备方法和使用方法

本发明属于无机功能材料制备，具体涉及一种糠醛醚化制糠醚用非贵金属催化剂及其制备方法和使用方法。

背景技术：

1、化石燃料的大量消耗加剧了温室气体的排放，这引起了人们对安全环保的生物燃料的重视。生物质因其可再生性、无污染性成为了化石能源的理想替代品。其中，糠醛是最重要的生物质衍生物之一，是一种重要的化工原料，通过加氢、氧化、醚化等可以制备一系列高附加值化学品或燃料。近年来，醚类化合物引起了极大关注。醚类化合物可以被用作燃料添加剂。其中，糠醛和不同醇溶剂的醚化产物可作为柴油添加剂。然而，目前关于非贵金属催化糠醛还原醚化的技术报道较少。wu等人报道了一种卤素改性的pd/al2o3催化剂，产物异丙基糠醚的收率可达85%。pd基催化剂对异丙基糠醚的活性较高，然而钯价格昂贵。因此，迫切需要发展高效催化糠醛与醇还原醚化制备糠醚的非贵金属催化剂，以降低经济成本。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种糠醛醚化制糠醚用非贵金属催化剂及其制备方法和使用方法。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

3、一种糠醛醚化制糠醚用非贵金属催化剂，所述催化剂由载体sio2以及负载在其上的金属cu纳米颗粒组成，金属cu纳米颗粒的负载量为3-5wt%，负载量是指金属cu纳米颗粒在整个催化剂中占有的质量百分含量。

4、一种糠醛醚化制糠醚用非贵金属催化剂的制备方法，制备步骤如下：

5、（1）、金属前驱体溶液的配制：将水溶性金属cu盐置于容器中，先加入浓氨水（浓度25-28 wt%），再加水，搅拌混合均匀，获得金属前驱体溶液，保存备用；

6、（2）、将硅胶加入步骤（1）所得溶液中，室温下搅拌酸碱吸附浸渍；

7、（3）、将步骤（2）浸渍过的固体进行过滤水洗、干燥、焙烧，焙烧温度为120-150℃，焙烧时间为4-6h；

8、（4）、将步骤（3）焙烧所得固体在氢气气氛下还原、研磨，即得目标催化剂；

9、其中，原料的用量配比为水溶性铜盐以其提供的金属cu计量，水溶性金属cu盐∶浓氨水∶水=（8-12）mmol∶（30-40）ml∶（300-450）ml；水溶性金属cu盐∶硅胶=（8-12）mmol∶（5-15）g。

10、较好地，步骤（2）中，硅胶使用前用2.5-20 wt%硫酸浸泡3-12 h。

11、较好地，步骤（2）中，搅拌时间为1-3h。

12、较好地，步骤（4）中，还原温度为250-450℃，还原时间为1-2h，升温速率为5-10℃/min，结束后自然冷却至室温。

13、一种糠醛醚化制糠醚用非贵金属催化剂的使用方法，使用步骤如下：

14、（1）、将底物糠醛加入到异丙醇中，配制成反应底物溶液；

15、（2）、将步骤（1）所得反应底物溶液和所述糠醛醚化制糠醚用非贵金属催化剂混合置于密闭高压反应釜中，用氢气置换排出空气，在110-150℃、氢压0.5-2mpa下搅拌密闭反应2-8h，冷却至室温后，过滤取滤液，蒸馏分离（蒸馏温度为对应糠醚的沸点温度），获得糠醚；其中，原料的用量配比为糠醛∶异丙醇∶催化剂=（600-700）mg∶（30-50）ml∶（350-450）mg。

16、本发明引入浓氨水的作用有两点：（1）由于硅胶本身为酸性，因此本发明引入浓氨水增加金属前驱体溶液的碱性，在搅拌过程中，前驱体金属阳离子通过酸碱吸附在酸性硅胶上，再经过焙烧、还原合成金属纳米催化剂；（2）作为扩孔剂，扩大所得催化剂的孔径，而糠醛醚化制糠醚时糠醛是在催化剂表面进行吸附脱附的，催化剂孔径大有利于表面分子的及时移除，从而提高催化活性。

17、本发明的有益效果：

18、（1）、本发明开发了一种糠醛醚化制糠醚用非贵金属催化剂，该催化剂为sio2负载纳米铜催化剂，对糠醛醚化制糠醚反应的催化活性高、催化剂易于分离，整个过程操作简单，成本低；

19、（2）、本发明制得的催化剂属于非贵金属负载型催化剂，催化剂的制备原料廉价，金属粒径小，大大地降低了经济成本。

技术特征：

1.一种糠醛醚化制糠醚用非贵金属催化剂，其特征在于：所述催化剂由载体sio2以及负载在其上的金属cu纳米颗粒组成，金属cu纳米颗粒的负载量为3-5wt%。

2.一种如权利要求1所述糠醛醚化制糠醚用非贵金属催化剂的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：

3.如权利要求2所述的糠醛醚化制糠醚用非贵金属催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，硅胶使用前用2.5-20 wt%硫酸浸泡3-12 h。

4.如权利要求2所述的糠醛醚化制糠醚用非贵金属催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，搅拌时间为1-3h。

5.如权利要求2所述的糠醛醚化制糠醚用非贵金属催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，还原温度为250-450℃，还原时间为1-2h，升温速率为5-10℃/min，结束后自然冷却至室温。

6.一种如权利要求1所述的糠醛醚化制糠醚用非贵金属催化剂的使用方法，其特征在于，使用步骤如下：

技术总结
本发明属于无机功能材料制备技术领域，公开一种糠醛醚化制糠醚用非贵金属催化剂及其制备方法和使用方法。所述催化剂由载体SiO<subgt;2</subgt;以及负载在其上的金属Cu纳米颗粒组成。制备方法：将水溶性金属Cu盐置于容器中，先加入浓氨水，再加水，搅拌混合均匀，获得金属前驱体溶液；将硅胶加入所得溶液中，室温下搅拌酸碱吸附浸渍；将浸渍过的固体进行过滤水洗、干燥、焙烧、氢气气氛下还原、研磨，即得目标催化剂。使用方法：将底物糠醛加入到异丙醇中，配制成反应底物溶液；将反应底物溶液和催化剂混合置于密闭高压反应釜中，用氢气置换排出空气，在110‑150℃、氢压0.5‑2MPa下搅拌密闭反应2‑8h。本发明催化剂催化活性高、易于分离，整个过程操作简单，成本低。

技术研发人员：杨敬贺,张敏,张杰
受保护的技术使用者：郑州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13