【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及化工，具体涉及一种硫掺杂咖啡渣生物炭负载cu-co合金催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、化石资源的日益枯竭及其对气候的影响，使人类面临能源危机和环境污染的挑战。为了解决这些问题，利用丰富的可再生生物质及其衍生物作为化学原料来生产高价值的化学品和燃料，在缓解能源短缺方面是一个很有前景的选择。木质纤维素衍生的糠醛作为一个重要的生物质平台分子和典型的α,β-不饱和化合物，可以通过一些转化途径，包括加氢反应、重排、氢解和开环，进一步转化为各种高附加值下游产品如糠醇(ffa)，环戊酮(cpo)，环戊醇(cpl)，四氢糠醇(thfa)，2-甲基呋喃(2-mf)，和戊二醇等。在各种增值产品中，环戊醇是农药、橡胶化学品、杀菌剂、药物等产品合成的重要中间体。
2、在目前的工业中，环戊醇通常是通过环戊烯的氧化或己二酸及其衍生物的脱羧而产生的。这些过程使用不可再生的石化产品作为原料，不可避免地会产生大量的固体废物。因此，迫切需要开发一条绿色、可持续的环戊醇合成途径。生物质衍生的糠醛水相催化加氢重排制环戊醇可能是一种可行的途径。然而，考虑到从糠醛到环戊醇的多个步骤，在温和的条件下选择性地获得环戊醇具有较大的挑战性。因此，有必要设计一种高选择性、低成本的糠醛定向合成环戊醇的催化剂。
3、近年来，许多负载型过渡金属催化剂被应用于催化糠醛加氢重排制备环戊醇。其中，pt、pd、ru、au等贵金属催化剂被广泛地研究，并且发现其可以通过抑制副反应展现出较高的催化活性和对环戊醇的选择性。考虑到大规模工业应用，贵金属的高成
4、在过去的几十年里，ldh(水滑石)衍生的催化剂在催化加氢方面受到了广泛的关注。经热处理后，可形成具有均匀分散组分的混合金属氧化物(mmo)，被广泛用于催化加氢反应。此外，ldh衍生催化剂中金属的电子微环境可以通过插入其他具有类似原子半径的二价金属阳离子(如mg2+，cu2+，co2+，ni2+，zn2+等)调控，这可以提高相应催化剂的催化活性和选择性。然而，ldh衍生催化剂的比表面积和孔隙结构并不突出，会对催化反应中的传质过程和活性位点的暴露产生负面影响。
技术实现思路
1、针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种硫掺杂咖啡渣生物炭负载cu-co合金催化剂及其制备方法和应用，本专利技术利用原位生长法构建了cu-co-al负载在scb骨架上的催化剂前驱体，通过可控还原制备了cu-co-al/scb催化剂，在cu-co-al/scb催化剂上形成的cu-co合金位点均匀分散，对生物质糠醛合成环戊醇的水相加氢重排具有良好的催化性能。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种硫掺杂咖啡渣生物炭负载cu-co合金催化剂的制备方法，包括以下步骤：
4、将咖啡渣与硫酸混合，搅拌后进行干燥，然后在惰性气氛中进行热解还原，得到固体粉末，对所述固体粉末进行洗涤，干燥后得到硫掺杂咖啡渣生物炭；
5、将可溶性钴盐、可溶性铜盐和可溶性铝盐溶于水中混合搅拌，得到溶液a，将naoh和na2co3溶于水中混合搅拌得到溶液b；
6、将所述硫掺杂咖啡生物炭加入到溶液a中搅拌，得到混合溶液，将溶液b加入到所述混合溶液中调节ph为9～11，得到悬浮液，将所述悬浮液加热搅拌并进行老化处理，过滤得到沉淀物，将所述沉淀物过滤并洗涤至滤液为中性后得到滤饼，将所述滤饼干燥后在还原性气氛中进行热还原，然后冷却至室温，再用混合气体钝化，得到硫掺杂咖啡渣生物炭负载cu-co合金催化剂。
7、在本专利技术优选的实施方式中，制备硫掺杂咖啡生物炭过程中，所述咖啡渣与硫酸的质量比为4:1，所述搅拌温度为70～90℃，搅拌时间为11～13h，磁力搅拌后干燥温度为70～90℃，热解还原温度为500～700℃，热解还原时间为1～3h，洗涤后干燥温度为90～110℃，干燥时间为11～13h。
8、在本专利技术优选的实施方式中，所述可溶性钴盐为co(no3)2·6h2o，可溶性铜盐为cu(no3)2·3h2o，可溶性铝盐为al(no3)3·9h2o，所述co(no3)2·6h2o的质量与水的体积比为0.291g：90～100ml。
9、在本专利技术优选的实施方式中，所述可溶性钴盐、可溶性铜盐和可溶性铝盐的摩尔比为1:1:1，溶液a中，二价金属离子与三价金属离子的摩尔比为2:1。
10、在本专利技术优选的实施方式中，所述naoh和na2co3的摩尔比为21:8.9，naoh的质量与水的体积比为0.84g：90～100ml。
11、在本专利技术优选的实施方式中，所述硫掺杂咖啡渣生物炭与溶液a的质量体积比为2g：90～100ml。
12、在本专利技术优选的实施方式中，所述悬浮液的搅拌温度为65～85℃，搅拌时间为0.5～1.5h，所述老化温度为65～85℃，老化时间为17～19h。
13、在本专利技术优选的实施方式中，所述还原性气氛为h2和n2的混合气氛，混合气氛中h2和n2的体积比为1:9，所述混合气体为o2和n2的混合气体，o2和n2的体积比为1:99。
14、本专利技术的另一个目的是提供一种上述任一项所述的制备方法制得的硫掺杂咖啡渣生物炭负载cu-co合金催化剂。
15、本专利技术的第三个目的是提供一种上述所述的硫掺杂咖啡渣生物炭负载cu-co合金催化剂在催化糠醛加氢重排合成环戊醇中的应用，应用方法为：将糠醛溶解于h2o中得到混合溶液，然后再将所述硫掺杂咖啡渣生物炭负载cu-co合金催化剂加入混合溶液中，并置于反应釜中，在140℃和3.0mpa h2压力下进行反应，其中，糠醛与h2o的用量比为8mmol:10ml，所述硫掺杂咖啡生物碳负载cu-co合金催化剂与糠醛的用量比为50mg：8mm本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种硫掺杂咖啡渣生物炭负载Cu-Co合金催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的硫掺杂咖啡渣生物炭负载Cu-Co合金催化剂的制备方法，其特征在于，制备硫掺杂咖啡渣生物炭过程中，所述咖啡渣与硫酸的质量比为4:1，所述搅拌温度为70～90℃，搅拌时间为11～13h，搅拌后干燥温度为70～90℃，热解还原温度为500～700℃，热解还原时间为1～3h，洗涤后干燥温度为90～110℃，干燥时间为11～13h。
3.根据权利要求1所述的硫掺杂咖啡渣生物炭负载Cu-Co合金催化剂的制备方法，其特征在于，所述可溶性钴盐为Co(NO3)2·6H2O，可溶性铜盐为Cu(NO3)2·3H2O，可溶性铝盐为Al(NO3)3·9H2O，所述Co(NO3)2·6H2O的质量与水的体积比为0.291g：90～100mL。
4.根据权利要求1所述的硫掺杂咖啡渣生物炭负载Cu-Co合金催化剂的制备方法，其特征在于，所述可溶性钴盐、可溶性铜盐和可溶性铝盐的摩尔比为1:1:1，溶液A中，二价金属离子与三价金属离子的摩尔比为2:1。
5
6.根据权利要求1所述的硫掺杂咖啡渣生物炭负载Cu-Co合金催化剂的制备方法，其特征在于，所述硫掺杂咖啡渣生物炭与溶液A的质量体积比为2g：90～100mL。
7.根据权利要求1所述的硫掺杂咖啡渣生物炭负载Cu-Co合金催化剂的制备方法，其特征在于，所述悬浮液的搅拌温度为65～85℃，搅拌时间为0.5～1.5h，所述老化温度为65～85℃，老化时间为17～19h。
8.根据权利要求1所述的硫掺杂咖啡渣生物炭负载Cu-Co合金催化剂的制备方法，其特征在于，所述还原性气氛为H2和N2的混合气氛，混合气氛中H2和N2的体积比为1:9，所述混合气体为O2和N2的混合气体，O2和N2的体积比为1:99。
9.一种权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的硫掺杂咖啡渣生物炭负载Cu-Co合金催化剂。
10.一种权利要求9所述的硫掺杂咖啡渣生物炭负载Cu-Co合金催化剂在催化糠醛加氢重排合成环戊醇中的应用，其特征在于，应用方法为：将糠醛溶解于H2O中得到混合溶液，然后再将所述硫掺杂咖啡渣生物炭负载Cu-Co合金催化剂加入混合溶液中，并置于反应釜中，在110～140℃和0.2～3.0MPa H2压力下进行反应，其中，糠醛与H2O的用量比为8mmol:10mL，所述硫掺杂咖啡生物碳负载Cu-Co合金催化剂与糠醛的用量比为50mg：8mmol。
...【技术特征摘要】
1.一种硫掺杂咖啡渣生物炭负载cu-co合金催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的硫掺杂咖啡渣生物炭负载cu-co合金催化剂的制备方法，其特征在于，制备硫掺杂咖啡渣生物炭过程中，所述咖啡渣与硫酸的质量比为4:1，所述搅拌温度为70～90℃，搅拌时间为11～13h，搅拌后干燥温度为70～90℃，热解还原温度为500～700℃，热解还原时间为1～3h，洗涤后干燥温度为90～110℃，干燥时间为11～13h。
3.根据权利要求1所述的硫掺杂咖啡渣生物炭负载cu-co合金催化剂的制备方法，其特征在于，所述可溶性钴盐为co(no3)2·6h2o，可溶性铜盐为cu(no3)2·3h2o，可溶性铝盐为al(no3)3·9h2o，所述co(no3)2·6h2o的质量与水的体积比为0.291g：90～100ml。
4.根据权利要求1所述的硫掺杂咖啡渣生物炭负载cu-co合金催化剂的制备方法，其特征在于，所述可溶性钴盐、可溶性铜盐和可溶性铝盐的摩尔比为1:1:1，溶液a中，二价金属离子与三价金属离子的摩尔比为2:1。
5.根据权利要求1所述的硫掺杂咖啡渣生物炭负载cu-co合金催化剂的制备方法，其特征在于，所述naoh和na2co3的摩尔比为21:8.9，naoh的质量与水的体积比为0.84g：90～100ml。
【专利技术属性】
技术研发人员：贡红辉，王飞，李琪，史显磊，张娟，魏龙兴，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。