一种磁性铁基催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种磁性铁基催化剂及其制备方法和应用，属于催化剂技术领域。本发明专利技术提供的磁性铁基催化剂，包括磁性载体和负载在所述磁性载体表面的贵金属；所述贵金属为铑和/或钌；所述磁性载体的化学组成为Fe2O3·

【技术实现步骤摘要】
一种磁性铁基催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及催化剂
，具体涉及一种磁性铁基催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]糠醇可用于生产燃料添加剂、树脂、合成纤维等各类化工产品或其它平台分子，涉及医药、农药、涂料、铸造等众多领域，具有极高的经济价值。目前，糠醇主要是由糠醛催化加氢还原制备得到。糠醛加氢制备糠醇的方法分为气相加氢方法和液相加氢方法，这两种方法均以分子氢(氢气)和/或具有供氢能力的有机溶剂(如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇)为氢源进行催化加氢。CN109718805A公开了一种糠醛液相加氢催化剂，包括无机氧化物载体和负载在载体上的PdCu合金，无机氧化物载体选自氧化铝、氧化锌、氧化铁和氧化亚钴中的至少一种。然而在上述催化剂的作用下，糠醛液相加氢制备糠醇需要在高压(5～8MPa)条件下进行，反应条件苛刻，而且，反应过程中会产生副产物，糠醇收率和选择性不够高。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种磁性铁基催化剂及其制备方法和应用，本专利技术提供的磁性铁基催化剂使得糠醛加氢制备糠醇反应能够在≤120℃、常压下进行，糠醇的收率高且对糠醇的选择性高。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种磁性铁基催化剂，包括磁性载体和负载在所述磁性载体表面的贵金属；
[0006]所述贵金属为铑和/或钌；
[0007]所述磁性载体的化学组成为Fe2O3·
nFePO4，其中，n/(2+n)为0.01～1。
[0008]优选的，所述贵金属的负载量为0.5～3wt％。
[0009]优选的，所述磁性铁基催化剂的粒径为0.1～0.2mm。
[0010]本专利技术提供了上述技术方案所述磁性铁基催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0011]将水溶性铁前驱体、水溶性磷前驱体和水混合，调节pH值至9～12，依次进行水热老化和焙烧，得到磁性载体；
[0012]将贵金属前驱体、包裹剂和水混合，得到包覆前驱体溶液；所述贵金属前驱体为铑前驱体和/或钌前驱体；
[0013]将所述包覆前驱体溶液、所述磁性载体和硼氢化盐混合，进行还原吸附，得到磁性铁基催化剂。
[0014]优选的，所述水溶性铁前驱体为水溶性铁盐；
[0015]所述水溶性磷前驱体包括水溶性磷酸氢盐、水溶性磷酸二氢盐和水溶性正磷酸盐中的一种或几种；
[0016]分别以磷和铁计，所述水溶性铁前驱体和水溶性磷前驱的摩尔比为1：(0.01～1)。
[0017]优选的，所述水热老化的温度为80～120℃，时间为15～24h。
[0018]优选的，所述焙烧的温度为300～800℃，时间为2～6h。
[0019]优选的，所述包裹剂包括聚乙烯吡咯烷酮和/或聚乙二醇；
[0020]所述包裹剂与所述贵金属前驱体的质量之比为(1～2)：1；
[0021]所述贵金属前驱体中的贵金属与所述硼氢化盐的摩尔比为1：(2～10)。
[0022]本专利技术提供了上述技术方案所述的磁性铁基催化剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的磁性铁基催化剂在催化糠醛加氢还原制备糠醇中的应用。
[0023]本专利技术提供了一种糠醛加氢还原制备糠醇的方法，包括以下步骤：
[0024]在保护气氛下，将糠醛、磁性铁基催化剂和异丙醇混合，通入氢气进行加氢还原反应，得到糠醇；
[0025]所述磁性铁基催化剂为上述技术方案所述的磁性铁基催化剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的磁性铁基催化剂；
[0026]所述氢气的压力为1～10bar。
[0027]本专利技术提供了一种磁性铁基催化剂，包括磁性载体和负载在所述磁性载体表面的贵金属；所述贵金属为铑和/或钌；所述磁性载体的化学组成为Fe2O3·
nFePO4，其中，n/(2+n)为0.01～1。本专利技术提供的磁性铁基催化剂有益技术效果如下：铑和/或钌贵金属与磁性载体之间发生了电子转移和氢溢流效应，这种强相互作用可以降低磁性铁基催化剂的活化能，使得磁性铁基催化剂可以在较低温度(80～120℃)和较低的氢气压力(1～10bar)下催化糠醛加氢制糠醇反应，降低了糠醛加氢制糠醇的生产成本，降低了安全隐患；本专利技术提供的磁性铁基催化剂中，磁性载体不但可以促进磁性铁基催化剂对于糠醛分子的吸附，还为糠醛加氢反应提供了大量的反应活性位点，从而提高了糠醛的转化率；铑和/或钌贵金属可以吸附并活化糠醛分子中的羰基，从而促进磁性铁基催化剂在糠醛加氢还原制备糠醇反应过程中对目标产物糠醇的选择，提高糠醛的转化率和糠醇的收率；本专利技术提供的磁性铁基催化剂具有强磁性，可以通过外磁场快速、彻底地与糠醛加氢制糠醇的反应液进行物理分离，不需要使用任何化学试剂和任何额外的能量就能实现磁性铁基催化剂的高效回收，减少了对环境的污染。
[0028]本专利技术提供了上述技术方案所述磁性铁基催化剂的制备方法。本专利技术提供的制备方法，反应原料廉价易得，制备成本低，制备方法操作简单，适宜工业化生产。
[0029]本专利技术还提供了一种糠醛加氢还原制备糠醇的方法，包括以下步骤：在保护气氛下，将糠醛、磁性铁基催化剂和异丙醇混合，通入氢气进行加氢还原反应，得到糠醇；所述磁性铁基催化剂为上述技术方案所述的磁性铁基催化剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的磁性铁基催化剂；所述氢气的压力为1～10bar。本专利技术采用磁性铁基催化剂中，磁性载体具有较大的比表面积，不但可以促进磁性铁基催化剂对于糠醛分子的吸附，还为糠醛加氢反应提供了大量的反应活性位点，铑和/或钌贵金属与磁性载体之间存在强相互作用，可以降低磁性铁基催化剂的活化能，使得磁性铁基催化剂可以在较低温度(80～120℃)和较低的氢气压力(1～10bar)下催化糠醛加氢制糠醇反应，提高了糠醛的转化率和糠醇的选择性；而且，本专利技术采用的异丙醇作为加氢还原反应的溶剂以及糠醛加氢还原反应的氢源，能够降低氢气的压力，降低了糠醛加氢制糠醇的生产成本，降低了安全隐患。
附图说明
[0030]图1为实施例1、3～5和对比例7制备的磁性铁基催化剂的X射线衍射图谱，其中，a为对比例7，b为实施例3，c为实施例4，d为实施例1，e为实施例5；
[0031]图2为实施例1、3～5和对比例1制备的磁性载体的N2物理吸脱附图谱，其中，a为对比例1，b为实施例3，c为实施例4，d为实施例1，e为实施例5；
[0032]图3为实施例1和对比例7制备的磁性铁基催化剂的振动样品强磁计图谱；
[0033]图4为实施例1制备的磁性铁基催化剂经催化糠醛加氢还原制备糠醇后的磁性测试结果图。
具体实施方式
[0034]本专利技术提供了一种磁性铁基催化剂，包括磁性载体和负载在所述磁性载体表面的贵金属。
[0035]在本专利技术中，所述贵金属为铑和/或钌。
[0036]在本专利技术中，所述磁性载体的化学组成为Fe2O3·
nFePO4，其中，n/(2+本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性铁基催化剂，其特征在于，包括磁性载体和负载在所述磁性载体表面的贵金属；所述贵金属为铑和/或钌；所述磁性载体的化学组成为Fe2O3·
nFePO4，其中，n/(2+n)为0.01～1。2.根据权利要求1所述的磁性铁基催化剂，其特征在于，所述贵金属的负载量为0.5～3wt％。3.根据权利要求1或2所述的磁性铁基催化剂，其特征在于，所述磁性铁基催化剂的粒径为0.1～0.2mm。4.权利要求1～3任一项所述磁性铁基催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将水溶性铁前驱体、水溶性磷前驱体和水混合，调节pH值至9～12，依次进行水热老化和焙烧，得到磁性载体；将贵金属前驱体、包裹剂和水混合，得到包覆前驱体溶液；所述贵金属前驱体为铑前驱体和/或钌前驱体；将所述包覆前驱体溶液、所述磁性载体和硼氢化盐混合，进行还原吸附，得到磁性铁基催化剂。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述水溶性铁前驱体为水溶性铁盐；所述水溶性磷前驱体包括水溶性磷酸氢盐、水溶性磷酸二氢盐和水溶性正磷酸盐中的一种或几种；分别以磷和铁计...

【专利技术属性】
技术研发人员：方文浩，王永星，曹秋娥，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：