本发明专利技术提供一种用于乙醇脱氢制备乙醛的催化剂及其制备方法和应用本发明专利技术所述催化剂为负载型催化剂，活性组分为Cu，所述催化剂的载体为炭材料；所述活性组分Cu的含量为0.1～30wt％。本发明专利技术提供的催化剂具有很高的乙醛选择性，乙醛选择性高于92.1％；并且本发明专利技术提供的制备方法简单，不需要添加任何助剂。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及乙醇脱氢制备乙醛的催化剂、制备方法及其应用，属于化工催化技术 领域。特指在气相常压条件下，采用的进行乙醇脱氢制备乙醛的催化剂。
技术介绍
乙醛是一种重要脂肪族化合物，是制备（过）乙酸、季戊四醇、吡啶、丁二醇、乙酸 乙酯、三氯乙醛等多种重要化学品的原料，广泛用于农业、工业和日常生活等领域，具有很 高的应用价值。 目前乙醛的合成路线主要有乙烯氧化法、乙炔水合法、乙酸还原法、乙烷氧化法、 014和CO合成法、乙醇氧化脱氢法及乙醇脱氢法。上述前六种乙醛合成法存在设备腐蚀，环 境污染及原子经济性低等问题。乙醇脱氢法具有反应条件温和、原子经济性高、环境友好等 优点，是生产乙醛的重要研究方向。 但目前使用的Cu/Si02催化剂存在产物选择性差的问题。张悦通过浸渍法制备了 5wt% Cu/Si02，在280°C催化乙醇脱氢，转化率为 48. 6%，乙酸选择性为 68.7%。Shin-ichiro Fujita 等使用浸渍法制备了 30wt% Cu/Si02，在220°C催化乙醇脱氢，转化率为76%， 乙醛选择性仅为21. 6%。乙醛选择性低的原因是由于载体表面官能团（Si-OH)催化乙 醛（和乙醇）发生了二次反应。为了提高乙醛选择性，许多研究者在Cu/Si02中掺杂碱金 属或者碱土金属，或者提高反应的空速，减少停留时间，然而这些方法不能从本质上解决该反应过程中乙醛选择性低的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种用于乙醇脱氢制备乙醛的 催化剂，所述催化剂为负载型催化剂，采用等体积浸渍法制备。与传统催化剂相比，所制备 催化剂具有较高的乙醛选择性，具有良好的工业应用前景。 具体采用以下技术方案： 所述催化剂的活性组分为Cu，催化剂的载体为炭材料。其中，所述活性组分Cu负 载量占催化剂总重量的0. 1~30wt%。 本专利技术另一目的在于提供上述催化剂的制备方法，包括如下步骤： (1)配制浓度为0· 075~0· 75g/mL的铜盐水溶液和/或浓度为0· 075~0· 225g/ mL的铜盐醇溶液； (2)以步骤⑴配制的铜盐水溶液和/或醇溶液等体积浸渍载体1~3次；浸渍 完后室温静置0. 5~2h ; (3)将步骤（2)静置后的混合物于50°C烘箱放置干燥12h ; (4)将步骤（3)干燥后的产物于100~150°C干燥0· 5h，再于350~450°C经氢还 原2h，即得到所述负载型催化剂。 其中所述铜盐水溶液浓度为0. 075g/mL~0. 75g/mL，铜盐醇溶液浓度为0. 075~ 0· 225g/mL，氢还原使用 lOvol% H2/N2。 本专利技术还提供乙醇脱氢制备乙醛的方法，在反应温度140~350°C，反应压力 0.1 MPa条件下，将乙醇通入载有上述催化剂的反应器中，直接脱氢生产乙醛。 与现有技术相比，本专利技术提供的催化剂具有很高的乙醛选择性，乙醛选择性高于 92. 1%。这主要是由于炭材料的表面惰性，具有少量的含氧官能团，抑制了乙醛发生二次反 应（如图3所示）。进一步的，本专利技术提供的制备方法简单，不需要添加任何助剂。【附图说明】 本专利技术附图3幅： 图1是实施例1的不同还原温度下制备的Cu/介孔炭的XRD谱图； 图2是实施例2的制备的Cu/微孔炭的XRD谱图； 图3是实施例5的Cu/介孔炭在不同停留时间下的产物分布谱图；【具体实施方式】 以下通过一些实施例对本专利技术做出详细表述，但本专利技术并不局限于这些实施例。 催化剂用mCu/载体表示，其中： m = Cu负载量占催化剂总重量的百分含量X 100 ; 实施例1 介孔炭负载Cu催化剂的制备过程： (1)配制质量浓度分别为 0· 375g/mL、0. 75g/mL 的 Cu (NO3) 2 · 3H20 水溶液； (2)在25 °C下，取上述溶液等体积浸渍到介孔炭上，静置0· 5~2h ; (3)将步骤⑵静置后的混合物在50°C干燥10~12h，得到催化剂前驱体； (4)将步骤（3)得到的前驱体在140°C干燥0. 5h，随后在450°C或者350°C氢还原 2h (IOvol % H2/N2)，分别制得5Cu/介孔炭（表1中编号2)催化剂和IOCu/介孔炭（表1中 编号4)催化剂。 IOCu/介孔炭催化剂的XRD图谱如图1所示。 实施例2 生物质炭负载Cu催化剂的制备过程： (1)取生物质椰壳水洗、干燥、初级粉碎，在600°C惰性气体氛围进行热解处理2h ; 热解产物进一步研磨粉碎，之后在800°C惰性氛围下再次热解2h，制得生物质椰壳炭； (2)在25 °C下，取按表1中编号15配制的Cu (NO3) 2 · 3H20水溶液等体积浸渍步骤 (1)制备得到的生物质炭上，静置2h ; (3)将步骤⑵静置后的混合物，在50°C干燥10h，得到催化剂前驱体； (4)将步骤（3)获得的催化剂前驱体在140°C干燥0.5h，随后450°C氢还原 2h (IOvol % H2/N2)，制得IOCu/生物质炭（表1中编号15)催化剂。所得催化剂的XRD图 谱如图2所示。 其他催化剂的制备条件过程与实施例1、2相同。样品编号与制备条件的对应关系 如表1所示。 表1实施例2的样品编号与制备条件的对应关系 实施例3 不同炭载体负载Cu催化剂催化乙醇脱氢实验。 以乙醇为原料，在固定床反应器内开展乙醇脱氢反应。反应条件如下：在内径为 8mm的固定床反应器内装填催化剂，常压，反应温度260 °C，乙醇液相流量为0. 3mL/h。反应 稳定后，反应原料及产物利用在线色谱分析。样品编号与乙醇脱氢活性的对应关系如表2 所示。 表2实施例3的样品编号与乙醇脱氢活性的对应关系CN 105148911 A 说明书 4/5 页 实施例4 在不同温度下IOCu/介孔炭催化乙醇脱氢反应。 以乙醇为原料，在固定床反应器内开展乙醇脱氢反应。反应条件如下：在内径为 8mm的固定床反应器内装填0.1 g催化剂，常压，反应温度160~300°C，乙醇液相流量为 0. 3mL/h，GHSV = 8, 600h ^反应稳定后，反应原料及产物利用在线色谱分析。反应结果如 表3所示。 表3实施例4的反应温度与IOCu/介孔炭催化乙醇脱氢活性的对应关系 实施例5 Cu/介孔炭催化剂在不同停留时间下催化乙醇脱氢的产物分布实验。以乙醇为原 料，在固定床反应器内开展乙醇脱氢反应。反应条件如下：在内径为8mm的固定床反应器内 装填不同量的催化剂，常压，反应温度260°C，乙醇液相流量为0. 3mL/h。反应稳定后，反应 原料及产物利用在线色谱分析。所得停留时间对转化率和产物选择性影响的图谱如图3所 /Jn 〇【主权项】1. 用于乙醇脱氢制备乙醛的催化剂，所述催化剂为负载型催化剂，活性组分为Cu，其 特征在于：所述催化剂的载体为炭材料；所述活性组分Cu的含量为0. 1~30wt %。2. 权利要求1所述用于乙醇脱氢制备乙醛的催化剂的制备方法，包括以下步骤： (1) 配制浓度为0. 075~0. 75g/mL的铜盐水溶液和/或浓度为0. 075~0. 225g/mL的 铜盐醇溶液； (2) 将载体炭材料加入到步骤（1)所得溶液中，使用等体积浸渍法浸渍载体5min ; (本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于乙醇脱氢制备乙醛的催化剂，所述催化剂为负载型催化剂，活性组分为Cu，其特征在于：所述催化剂的载体为炭材料；所述活性组分Cu的含量为0.1～30wt％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陆安慧，王庆楠，石磊，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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