一种铂钴铌多相催化剂及其制备方法和应用、2,5-呋喃二甲酸的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种铂钴铌多相催化剂及其制备方法和应用、2,5

【技术实现步骤摘要】
一种铂钴铌多相催化剂及其制备方法和应用、2,5
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呋喃二甲酸的制备方法


[0001]本专利技术涉及催化剂
，尤其涉及一种铂钴铌多相催化剂及其制备方法和应用、2,5
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呋喃二甲酸的制备方法。

技术介绍

[0002]鉴于经济发展和绿色化学可持续发展的理念，如何有效提高催化剂的催化效率，对于科学研究和工业生产都是至关重要的。对于催化剂而言，催化剂的组成、形貌、结构等各个因素都对催化剂的催化性能有着极大的影响。特别是对于负载型贵金属催化剂而言，除了负载的贵金属的粒径、大小、分布和形貌之外，载体的元素组成和元素分布也会影响催化剂的催化性能。因此，探究催化剂的最优的制备方法对于催化剂设计和应用具有极其重要的意义，调变负载型催化剂的载体结构和元素分布可以有效的调变催化剂的催化活性。
[0003]传统的化学工业的发展严重依赖于石化衍生化学品，然而随着不可再生石化能源的日渐枯竭，石化产品的产量越来越低、价格日益增长。这些因素都极大的限制化学工业的发展。此外，石化资源的大量利用导致了日愈严重的环境污染问题，而能源短缺也促使着人们寻找着新的可持续、可再生的绿色化学能源。生物质是指植物通过光合作用所合成的各类有机体，具有低污染、快速再生、来源广和储量丰富等特点，是石化能源理想的潜在替代品。生物质能源是仅次于煤炭、石油和天然气之后的第四大能源，因此开发生物质资源的利用和增值途径是极为重要的。自上世纪60年代以来，世界各国对于生物质资源的高效开发增值和利用极为关注，研究者们也对生物质应用技术进行了积极的研究与开发，目前也已经取得优异的成果。
[0004]5‑
羟甲基糠醛是由生物质中获取的一种重要的精细化工原料，可应用于生产各类液体燃料、功能聚酯和各类精细化学品。由5
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羟甲基糠醛的选择氧化制备的2,5
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呋喃二甲酸是一种用途广泛的呋喃化学品，其具有对称的二甲酸结构，可用于生产生物基聚酯，如PEF塑料等。生物基工程塑料PEF(聚2,5
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呋喃二甲酸乙二醇酯，英文名为polyethylene furanoate)是可降解、可回收再利用的，且相对于石化衍生产品PET塑料而言，PEF塑料性能更优异，目前已经开始应用于化学工业和生产生活的各个方面。然而，2,5
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呋喃二甲酸的生产工艺较为复杂，其生产技术不够成熟，这些问题极大地限制了PEF塑料的发展，导致这种绿色环保可再生的生物基工程塑料的应用受到了极大的限制。
[0005]因此，如何开发更高效的2,5
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呋喃二甲酸的生产策略对于生物基化学品的应用和发展有着极为重要的意义。早于19世纪，研究者们就已经开始使用5
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羟甲基糠醛生产2,5
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呋喃二甲酸。截至目前为止，由5
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羟甲基糠醛选择性氧化制备2,5
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呋喃二甲酸2,5
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呋喃二甲酸的研究已经得到了极大的发展。目前已开发的催化体系主要分为均相催化和多相催化体系。相较于均相催化而言，多相催化体系中催化剂和产物更易分离，具有更好的应用前景。然而，目前绝大部分多相催化体系中，都需要添加一些如氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或硫酸、盐酸等可溶性碱酸；或使用一些有机溶剂；或使用一些如过氧化氢、高锰酸钾、过氧化
叔丁基等氧化剂。这些可溶性碱、有机溶剂、氧化剂的使用容易导致反应设备被腐蚀破坏、污染环境、生产成本增加等问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种铂钴铌多相催化剂及其制备方法和应用、2,5
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呋喃二甲酸的制备方法，所述铂钴铌多相催化剂能在绿色溶剂(水)中，使用绿色氧化剂(空气或氧气)，无需添加任何酸碱添加剂的条件下，在温和的温度和较短的时间内将5
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羟甲基糠醛高效专一的氧化生成2,5
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呋喃二甲酸。
[0007]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：
[0008]本专利技术提供了一种铂钴铌多相催化剂，包括钴铌复合氧化物载体以及负载于所述钴铌复合氧化物载体表面的铂。
[0009]优选的，所述铂在钴铌复合氧化物载体上的负载量为0.5～3wt％。
[0010]本专利技术提供了上述技术方案所述铂钴铌多相催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0011]将铌前驱体、钴前驱体和碱液混合，进行共沉淀，得到沉淀产物；
[0012]将所述沉淀产物进行煅烧，得到钴铌复合氧化物载体；
[0013]将所述钴铌复合氧化物载体、铂源、聚乙烯吡咯烷酮、水和还原剂混合，进行还原，得到铂钴铌多相催化剂。
[0014]优选的，所述将铌前驱体、钴前驱体和碱液混合包括：采用碱液调节铌前驱体的pH值为6～8，加入钴前驱体，调节pH值为9～10；或者，将铌前驱体和钴前驱体混合，采用碱液调节pH值为9～10；或者，采用碱液调节钴前驱体的pH值为6～8，加入铌前驱体，调节pH值为9～10。
[0015]优选的，所述铌前驱体和钴前驱体的摩尔比为(0.01～0.3):1；所述共沉淀的时间为1～4h；所述煅烧的温度为300～500℃，时间为2～6h。
[0016]优选的，所述铂源为六氯铂酸二氢钠六水合物；所述还原剂为硼氢化钠；所述还原的时间为1～4h。
[0017]本专利技术提供了上述技术方案所述铂钴铌多相催化剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的铂钴铌多相催化剂在5
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羟甲基糠醛氧化制备2,5
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呋喃二甲酸中的应用。
[0018]本专利技术提供了一种2,5
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呋喃二甲酸的制备方法，包括以下步骤：
[0019]将5
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羟甲基糠醛、氧化剂、催化剂和水混合，进行氧化反应，得到2,5
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呋喃二甲酸；所述催化剂为上述技术方案所述铂钴铌多相催化剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的铂钴铌多相催化剂。
[0020]优选的，所述5
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羟甲基糠醛与催化剂中铂元素的摩尔比为(100～400):1；所述氧化剂为氧气，所述氧气的压力为1～10bar。
[0021]优选的，所述氧化反应的温度为90～120℃，时间为1～6h。
[0022]本专利技术提供了一种铂钴铌多相催化剂，包括钴铌复合氧化物载体以及负载于所述钴铌复合氧化物载体表面的铂。本专利技术所述铂钴铌多相催化剂中，催化剂的载体为Co
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Nb复合氧化物，Co和Nb均属于过渡金属，其氧化物不溶于水，不溶于有机酸，具有极好的热稳定性；贵金属Pt与Co
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Nb复合氧化物之间存在着强的相互作用，因而可以稳定负载在Co
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Nb复合氧化物载体上，从而提高多相催化剂的稳定性。此外，铂作为催化活性组分，对于5
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羟甲
基糠醛中羟基和羰基具有优异的选择氧化性能；Co
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Nb复合氧化物载体中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铂钴铌多相催化剂，包括钴铌复合氧化物载体以及负载于所述钴铌复合氧化物载体表面的铂。2.根据权利要求1所述的铂钴铌多相催化剂，其特征在于，所述铂在钴铌复合氧化物载体上的负载量为0.5～3wt％。3.权利要求1或2所述铂钴铌多相催化剂的制备方法，包括以下步骤：将铌前驱体、钴前驱体和碱液混合，进行共沉淀，得到沉淀产物；将所述沉淀产物进行煅烧，得到钴铌复合氧化物载体；将所述钴铌复合氧化物载体、铂源、聚乙烯吡咯烷酮、水和还原剂混合，进行还原，得到铂钴铌多相催化剂。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述将铌前驱体、钴前驱体和碱液混合包括：采用碱液调节铌前驱体的pH值为6～8，加入钴前驱体，调节pH值为9～10；或者，将铌前驱体和钴前驱体混合，采用碱液调节pH值为9～10；或者，采用碱液调节钴前驱体的pH值为6～8，加入铌前驱体，调节pH值为9～10。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述铌前驱体和钴前驱体的摩尔比为(0.01～0.3):1；所述共沉淀的时间为1～4h；所述煅烧的温度为300～500℃，时间为2～6h。6.根据权利要...

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