本发明专利技术涉及一种生物质木质素残渣制备多孔碳负载Ni基催化剂的方法以及5‑羟甲基糠醛和糠醛催化领域，公开一种木质素残渣制备多孔碳负载Ni基加氢催化剂的方法和高底物浓度催化5‑羟甲基糠醛和糠醛选择性加氢的应用。通过将木质素残渣、六水合硝酸镍、葡萄糖酸钠和水一锅水热法制备碳材料负载的氢氧化镍基催化剂前体，高温还原得到高比表面积的Ni/C催化剂，通过优化温度、氢压、反应时间等，Ni/C催化剂可用于高底物浓度下催化5‑羟甲基糠醛和糠醛选择性加氢。本发明专利技术中的催化剂制备方法充分利用生物质转化过程中产生的废物，不仅减少环境污染问题，还能提高生物质的整体经济价值，实现资源的全面利用，具有极大的工业应用价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物质资源利用，具体涉及一种木质素残渣(玉米芯水解固体残渣)制备多孔碳负载ni基催化剂的方法以及催化5-羟甲基糠醛(hmf)和糠醛(ff)加氢的应用。
技术介绍
1、
2、木质纤维素结构复杂且稳定，含有木质素、纤维素、半纤维素等多种组分[mika lt,et al.,catalytic conversion of carbohydrates to initial platform chemicals:chemistry and sustainability[j].chemical reviews,2018,118(2):505-613.；houqidong,et al.,biorefinery roadmap based on catalytic production and upgrading5-hydroxymethylfurfural.green chemistry,2021,23(1):119-231.]，在木质纤维综合利用的过程中，面临反应条件苛刻(强酸或者强碱)以及产生大量污染废弃物(废液和固体残渣)的问题，如利用玉米芯水解生产高附加值化学品后，依旧剩余大量木质素固体残渣等。如何最大限度无污染利用生物质资源，提高生物质的整体经济价值，实现资源的全面利用是当前亟需解决的问题。
3、呋喃二甲醇(bhmf)和糠醇(fa)可由生物质平台分子5-羟基甲基糠醛和糠醛加氢制的，可作为多种化学品的前体，如聚酯、聚醚、杀菌剂、呋喃树脂等，也可作为燃油添加剂(dmf、2-mf)的前体等。
>4、现有大量文献和专利对hmf、ff加氢制备bhmf和fa进行了研究和报道(maki-arvela,et al.,catalytic hydrogenation/hydrogenolysis of 5-hydroxymethylfurfural to 2,5-dimethylfuran.chemsuschem 2021,14(1),150-168.；vikanova,k.et al.,advanced room-temperature synthesis of 2,5-bis(hydroxymethyl)furan—a monomer for biopolymers—from 5-hydroxymethylfurfural.acs sustainable chemistry&engineering2021,9(3),1161-1171.wang,q.；santos,s.；urbina-blanco,c.a.；zhou,w.；yang,y.；marinova,m.；heyte,s.；joelle,t.-r.；ersen,o.；baaziz,w.；safonova,o.v.；saeys,m.；ordomsky,v.v.,ru(iii)single site solid micellar catalyst for selective aqueous phasehydrogenation of carbonyl groups in biomass-derived compounds.appliedcatalysis b:environmental 2022,300,120730.由hmf生产bhmf、bhmthf、hdo和hto的方法：cn107001197b；一种糠醛加氢制糠醇的方法:cn115974820b)，但普遍存在反应浓度低的问题。因此，以生物质反应固体残渣为制备催化剂的原料用于高浓度加氢hmf和ff制备bhmf和fa可实现生物质资源的全面利用，对绿色可持续发展具有重要意义。
技术实现思路
1、为解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供了木质素残渣制备多孔碳负载ni基加氢催化剂的方法和高底物浓度催化5-羟甲基糠醛和糠醛选择性加氢的应用。通过将木质素残渣(玉米芯水解固体残渣)、六水合硝酸镍、葡萄糖酸钠和水一锅水热法制备碳材料负载的氢氧化镍基催化剂前体，高温还原得到高比表面积的ni/c催化剂，通过优化温度、氢压、反应时间等，ni/c催化剂可用于高底物浓度下下催化5-羟甲基糠醛和糠醛选择性加氢。本专利技术中的催化剂制备方法充分利用生物质转化过程中产生的废物，不仅减少环境污染问题，还能提高生物质的整体经济价值，实现了资源的全面利用，符合绿色可持续化学的发展目标，具有极大的工业化应用价值。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供一种碳负载镍基催化剂，由以下方法制备而成：
3、(1)称取一定质量木质素残渣、六水合硝酸镍、葡萄糖酸钠于去离子水中，随后转入到可以密闭的耐高压反应釜中，在磁力搅拌下加热到160-200℃，并保留15-30h。冷却至室温后减压过滤，洗涤滤饼，真空60-100℃干燥，得到固体命名为ni(oh)2/c。所述木质素残渣、六水合硝酸镍、葡萄糖酸钠和去离子水加入量比为(4-10)g:(3-8)g:(4-10)g(120-300)ml。
4、(2)将步骤(1)得到的催化剂前体(ni(oh)2/c)，在氢气气氛中、程序升温还原，得到多孔碳负载镍基催化剂(ni/c-t,t代表还原温度，例如350、400、500、600℃。
5、其特征在于：所述木质素残渣、六水合硝酸镍、葡萄糖酸钠和去离子水加入量比为(6-8)g:(4-6)g:(5-8)g(150-250)ml。
6、进一步地，步骤(1)中所述加热温度为180℃，保留24h。
7、进一步地，步骤(1)中所述保留时间为24h。
8、进一步地，步骤(2)中所述还原过程为：在通氢气的管式炉中以5℃/min升温到350-600℃，保温2-4h，随后自然冷却到室温。
9、优选为：在通氢气的管式炉中以5℃/min升温到500℃，保温2h，随后自然冷却到室温。
10、本专利技术还提供了一种上述一种多孔碳负载镍基(ni/c-t)催化剂在5-羟基糠醛和糠醛加氢制备呋喃二甲醇和糠醇中的应用。
11、其特征在于，包括如下步骤：
12、将催化剂(ni/c-t)(0.02-0.2)g、5-羟甲基糠醛水溶液(4-20wt/％)3ml加入到耐高压的反应釜中，密封反应釜后充入10bar-40bar氢气，在磁力搅拌300-800rpm、30-100℃下反应1-5h，得到呋喃二甲醇。
13、将催化剂(ni/c-t)(0.02-0.2)g、糠醛水溶液(20wt/％)3ml加入到耐高压的反应釜中，密封反应釜后充入10bar-20bar氢气，在磁力搅拌300-800rpm、30-100℃下反应1-5h，得到糠醇和四氢糠醇。
14、本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：本专利技术综合利用生物质反应残渣为载体，制备高分散小粒径镍基催化剂，通过高温煅烧还原制备高比表面积ni/c催化剂。不仅减少生物质转化过程中产生固体残渣的问题，还能实现生物质资源全面利用，提高生物质的整体经济价值。本专利技术将上述制备的催化剂可用于5-羟甲基糠和糠醛高浓度选择性本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种木质素残渣制备多孔碳负载Ni基催化剂，由以下方法制备而成：
2.根据权利要求1中所述的催化剂，其特征在于：所述木质素残渣、六水合硝酸镍、葡萄糖酸钠和去离子水加入量比为(6-7)g:(4-6)g:(5-8)g(150-250)mL。
3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于：步骤(1)中加热温度为180℃，保留为24h。
4.根据权利要求1或2所述的催化剂，其特征在于：步骤(2)中所述还原过程为：在通氢气的管式炉中以5℃/min升温到350-600℃，保温2h，得到多孔碳负载镍基催化剂Ni/C-T。
5.权利要求1至4任一项所述的多孔碳负载镍基催化剂在5-羟基糠醛加氢和糠醛催化制备呋喃二甲醇和糠醛中的应用。
6.一种5-羟基糠醛加氢制备呋喃二甲醇中的方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，将催化剂Ni/C-T 0.02-0.2g、5-羟甲基糠醛水溶液4-20wt/％3ml加入到耐高压的反应釜中，密封反应釜后充入10bar-40bar氢气，在磁力搅拌300-800rpm、30-100℃下反应1-5h，得到呋喃二甲醇。
8.一种糠醛制备糠醇中的方法，其特征在于，包括如下步骤：将催化剂Ni/C-T、糠醛水溶液加入到耐高压的反应釜中，密封反应釜后充入10bar-20bar氢气，在磁力搅拌300-800rpm、30-100℃下反应1-5h，得到糠醇。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，将催化剂Ni/C-T0.02-0.2g、20wt/％糠醛水溶液3ml加入到耐高压的反应釜中，密封反应釜后充入10bar-20bar氢气，在磁力搅拌300-800rpm、30-100℃下反应1-5h，得到糠醇。
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【技术特征摘要】
1.一种木质素残渣制备多孔碳负载ni基催化剂，由以下方法制备而成：
2.根据权利要求1中所述的催化剂，其特征在于：所述木质素残渣、六水合硝酸镍、葡萄糖酸钠和去离子水加入量比为(6-7)g:(4-6)g:(5-8)g(150-250)ml。
3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于：步骤(1)中加热温度为180℃，保留为24h。
4.根据权利要求1或2所述的催化剂，其特征在于：步骤(2)中所述还原过程为：在通氢气的管式炉中以5℃/min升温到350-600℃，保温2h，得到多孔碳负载镍基催化剂ni/c-t。
5.权利要求1至4任一项所述的多孔碳负载镍基催化剂在5-羟基糠醛加氢和糠醛催化制备呋喃二甲醇和糠醛中的应用。
6.一种5-羟基糠醛加氢制备呋喃二甲醇中的方法，其特征在于，包括如下步骤：
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【专利技术属性】
技术研发人员：曾宪海，黄仁杰，杨子豪，刘鹏江，于镇东，李铮，林鹿，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：
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