【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及催化化学领域，具体地，涉及一种制备2，5-二甲基呋喃的催化剂及制备方法和应用，特别是一种催化转化5-羟甲基糠醛制备2，5-二甲基呋喃的催化剂及制备方法和应用。
技术介绍
1、随着科技的进步，社会的发展，人类对煤、石油、天然气等传统化石能源的需求越来越大，导致地球上化石能源的储量日益枯竭，而且化石能源的燃烧会严重污染环境；相反，生物质作为一种绿色可再生能源，地球储量丰富，转化利用过程不会污染环境，所以许多学者把目光放在用生物质来补充化石能源上。2，5-二甲基呋喃(2，5-dimethylfuran，dmf)作为生物质化学转化的重要产物，具有良好的应用前景，可作为燃料，具有较高的能量密度(31.5mj/l)与辛烷值(119)，与传统的生物质乙醇相比，dmf具有明显的优势，更适合作为汽油的添加剂。同时，由于其呋喃环上具有双烯键，也可与乙烯等单烯烃发生diels-alder反应(d-a反应)直接合成生物基对二甲苯。
2、2,5-二甲基呋喃主要是通过5-羟甲基糠醛(hmf)氢解制备，当使用氢气作为氢源时，常用的催化剂包括负载的贵金属，如钌(ru)、铂(pt)和钯(pd)，以及过渡金属，如镍(ni)、铜(cu)、钴(co)等。例如shi等人(fuel,2016,163,74-79)发现还原的氧化石墨烯负载的铂(pt/rgo)具有极高的活性和选择性，采用微波还原法制备催化剂，在120℃，3.0mpa的条件下可获得100％hmf转化率和73.2％的dmf收率。zu等人报道(applied catalysis b:env
3、综上所述，现有技术主要存在产品选择性低或催化剂循环稳定性差等问题，这对工业实际应用带来较大问题。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中存在的产品选择性低或催化剂循环稳定性差等问题，提供一种催化转化5-羟甲基糠醛制备2，5-二甲基呋喃的催化剂及其制备方法和应用。该催化剂用于制备2，5-二甲基呋喃的反应中，具有在温和反应条件下5-羟甲基糠醛的高效转化和产物2，5-二甲基呋喃的选择性高，以及催化剂循环使用稳定性突出等特点。
2、本专利技术第一方面提供了一种制备2，5-二甲基呋喃的催化剂，其中，所述催化剂包括ni-fe-c3n4/x；x为载体。
3、根据本专利技术，所述催化剂，以载体质量为基准，ni相对含量为1wt％～20wt％；和/或，fe相对含量为0.1wt％～5wt％；和/或，c3n4相对含量为2wt％～50wt％。
4、根据本专利技术，优选地，所述催化剂，以载体质量为基准，ni相对含量为3wt％～10wt％；和/或，fe相对含量为0.2wt％～3wt％；和/或，c3n4相对含量为5wt％～30wt％。
5、根据本专利技术，所述载体为活性炭。所述活性炭包括椰壳活性炭、木质活性炭中至少一种。所述活性炭的总比表面积为800～2000m2·g-1，进一步优选为1000～1800m2·g-1。
6、根据本专利技术，所述催化剂的总比表面积为500～1700m2·g-1，优选为700～1250m2·g-1。
7、根据本专利技术，所述催化剂的总酸量为100～400μmol·g-1，优选为130～300μmol·g-1。
8、本专利技术第二方面提供了上述催化剂的制备方法。所述制备方法包括如下步骤：
9、将镍源、铁源、c3n4和/或第一含氮前驱体负载于载体上，经干燥、焙烧和还原得到所述催化剂。
10、根据本专利技术，所述的负载方法优选浸渍法，具体为：将镍源、铁源制成溶液，与c3n4和/或第一含氮前驱体以及载体混合，经干燥、焙烧和还原，得到所述催化剂。
11、根据本专利技术，催化剂ni-fe-c3n4/x的制备方法中，所述干燥、焙烧和还原可以采用常规方式进行。优选地，所述干燥的温度为50～90℃，干燥的时间为4～12h。所述焙烧的温度为300～650℃，优选350～600℃；焙烧的时间为1～12h，优选2～6h；焙烧的气氛为非氧气体气氛。所述非氧气体包括氮气和氩气中至少一种。所述还原的温度为300～650℃，优选350～600℃；还原的时间为1～12h，优选2～6h；还原的气氛为氢气。
12、根据本专利技术，催化剂ni-fe-c3n4/x的制备方法中，所述镍源包括硝酸镍、醋酸镍、氯化镍、乙酰丙酮酸镍、硫酸镍中的一种或多种，优选醋酸镍和乙酰丙酮镍中至少一种。所述铁源包括硝酸铁、柠檬酸铁、乙酰丙酮铁、二茂铁、二茂铁甲酸、乙酰基二茂铁、叔丁基二茂铁、氯化铁中至少一种，优选乙酰丙酮铁、二茂铁和醋酸铁中至少一种。
13、根据本专利技术，催化剂ni-fe-c3n4/x的制备方法中，所述第一含氮前驱体包括尿素、单氰胺、双氰胺、三聚氰胺中的一种或多种，优选尿素和双氰胺中至少一种。所述第一含氮前驱体在催化剂ni-fe-c3n4/x的制备方法中将转化为所述催化剂组成中的c3n4组分。
14、根据本专利技术，所述c3n4的合成方法包括如下步骤：将第二含氮前驱体经焙烧得到所述c3n4。
15、根据本专利技术，c3n4的合成方法中，得到的所述c3n4为黄色粉末。
16、根据本专利技术，c3n4的合成方法中，第二含氮前驱体包括尿素、单氰胺、双氰胺、三聚氰胺中的一种或多种，优选尿素和三聚氰胺中至少一种。c3n4的合成方法中的第二含氮前驱体与ni-fe-c3n4/x制备方法中的第一含氮前驱体组成可以相同，也可以不同。
17、根据本专利技术，c3n4的合成方法中，所述焙烧的温度为500～600℃，焙烧的时间为3～8小时。焙烧的气氛为非氧气体气氛；优选地，所述非氧气体包括氮气和氩气中至少一种。
18、本专利技术第三方面提供了上述催化剂或上述方法制备的催化剂在5-羟甲基糠醛制备2，5-二甲基呋喃反应中的应用。
19、根据本专利技术，所述应用的方法包括：5-羟甲基糠醛在上述催化剂存在下，以氢气为氢源，发生反应，得到2，5-二甲基呋喃。
20、根据本专利技术，优选地，将5-羟甲基糠醛溶于有机溶剂中。进一步优选，所述的有机溶剂包括甲醇、乙醇、正丁醇、四氢呋喃、1，4-二氧六环、甲基异丁基酮中的一种或几种，优选正丁醇和四氢呋喃中至少一种。
21、根据本专利技术，所述5-羟甲基糠醛与催化剂的质量比为0.1～5.0：1，优选为0.4～3.0：1。
22、根据本专利技术，所述有机溶剂与5-羟甲基糠醛的质量比为10～60：1，优选为20～50：1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种制备2,5-二甲基呋喃的催化剂，其特征在于，所述催化剂包括Ni-Fe-C3N4/X；X为载体。
2.根据权利要求1所述催化剂，其特征在于，所述催化剂，以载体质量为基准，Ni相对含量为1wt％～20wt％；和/或，Fe相对含量为0.1wt％～5wt％；和/或，C3N4相对含量为2wt％～50wt％。
3.根据权利要求1所述催化剂，其特征在于，所述催化剂，以载体质量为基准，Ni相对含量为3wt％～10wt％；
4.根据权利要求1～3任一项所述催化剂，其特征在于，所述载体为活性炭；
5.根据权利要求1所述催化剂，其特征在于，所述催化剂的总比表面积为500～1700m2·g-1，优选为700～1250m2·g-1；
6.权利要求1～5任一项所述催化剂的制备方法，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为50～90℃，干燥的时间为4～12h；
8.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述C3N4的合成方法包括如下步骤：将第二含氮前驱体经焙烧得到所述C3N4。p>
9.根据权利要求8所述制备方法，其特征在于，所述C3N4的合成方法中，第二含氮前驱体包括尿素、单氰胺、双氰胺、三聚氰胺中的一种或多种，优选为尿素和三聚氰胺中至少一种；
10.权利要求1～5任一项所述催化剂或权利要求6～9任一项所述制备方法制备得到的催化剂在5-羟甲基糠醛制备2,5-二甲基呋喃反应中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种制备2,5-二甲基呋喃的催化剂，其特征在于，所述催化剂包括ni-fe-c3n4/x；x为载体。
2.根据权利要求1所述催化剂，其特征在于，所述催化剂，以载体质量为基准，ni相对含量为1wt％～20wt％；和/或，fe相对含量为0.1wt％～5wt％；和/或，c3n4相对含量为2wt％～50wt％。
3.根据权利要求1所述催化剂，其特征在于，所述催化剂，以载体质量为基准，ni相对含量为3wt％～10wt％；
4.根据权利要求1～3任一项所述催化剂，其特征在于，所述载体为活性炭；
5.根据权利要求1所述催化剂，其特征在于，所述催化剂的总比表面积为500～1700m2·g-1，优选为700～1250m2·...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨为民，李相呈，王振东，韩笑，冯心强，曲虹宇，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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