【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化剂领域，涉及一种分子筛负载cu-zn双金属催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、目前全球主要能源仍依赖于传统化石燃料，但其存在污染严重，化石燃料枯竭等问题，急需一种环境友好，具有可再生性的新型能源，由生物质制备的新型燃料因其污染小，可重复再生利用等优点引起了众多学者的广泛关注。（ acs appl mater interfaces.2018,10,24480 ；catal today.2022,390,295）。目前可利用的生物质主要来源于农业废弃物，包括玉米秸秆，甘蔗渣等，具有来源广泛，储量大等优点，但是不能直接用于生产利用，需要经过水解工艺制备糠醛，乙酰丙酸等产物。其中糠醛作为一种重要的生物质基平台化合物，具有可大规模工业化生产，成本低廉等优势（ acs catal.2020,10,4770 ； catal today.2022,390,295），但因其含氧量高，热值较低限制了其进一步的应用，通过加氢脱氧制备糠醇，2-甲基呋喃等高附加值产物可以有效解决该问题。其中2-甲基呋喃，具有高辛烷值，易于保存等优点被认为是一种高效的燃油材料。因此通过糠醛加氢脱氧制备高效燃油2-甲基呋喃被认为是一种可行的方案。（ j catal.2011.284,90）。
2、目前传统的催化剂主要以贵金
技术实现思路
1、针对上述技术问题，本专利技术提出一种分子筛负载cu-zn双金属催化剂及其制备方法和应用。通过cu基催化剂添加过渡金属构建双金属催化剂，该催化剂有多级孔结构，催化活性高，结构稳定，金属位点分散度高，对糠醛加氢制备2-甲基呋喃具有重要意义。
2、为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种分子筛负载cu-zn双金属催化剂，所述分子筛负载cu-zn双金属催化剂是纳米cuo和zno负载于分子筛内；其中铜锌的质量比为（0.5~20）：1。
4、所述分子筛为钠型或h型zsm-5分子筛，所述zsm-5分子筛的硅铝比为100：(0.25~2)；所述分子筛负载cu-zn双金属催化剂中cu的负载量为0.3%~17.6wt%，zn的负载量为0.08%~6.7wt%。
5、所述h型zsm-5分子筛为自支撑纳米片层状结构，粒径为50nm~700nm；负载的金属cuo和zno的平均粒径为1nm~10nm；所述分子筛负载cu-zn双金属催化剂比表面积为300m2/g~900m2/g，孔体积为0.3cm3/g~0.9cm3/g。
6、所述催化剂中cu的负载量为0.3%~17.6wt%，zn的负载量为0.08%~6.7wt%；所述负载量公式为：负载量%=金属（cu/zn）质量*100/分子筛质量。
7、所述的分子筛负载cu-zn双金属催化剂的制备方法，包括如下步骤：
8、（1）将铜盐与锌盐溶于水中，得到含有cu-zn双金属溶液；
9、（2）将分子筛与cu-zn双金属溶液混合搅拌，过滤，梯度干燥，煅烧处理i，得到分子筛负载cu-zn双金属催化剂。
10、所述步骤（1）中cu-zn双金属溶液中铜锌质量比为（0.5~20）：1，在cu-zn双金属溶液中铜离子的浓度为1.8-5.32wt%。
11、所述步骤（2）中分子筛与双金属溶液的质量比为1:4~4:1；梯度干燥温度为20℃~150℃，分为2~5阶段；煅烧处理i的温度为400℃~700℃，煅烧时间为4h～16h，煅烧在空气气氛下进行。
12、所述分子筛为钠型或h型zsm-5分子筛，所述h型zsm-5分子筛的制备方法为：
13、1）将模板剂和铝源混合溶解于水，依次加入碱和硅源，混合均匀，水热反应；
14、2）将步骤1）水热反应产物进行离心洗涤干燥，煅烧处理ii；然后与铵盐溶液混合进行离子交换；再次分离洗涤干燥，煅烧处理ii，得到分子筛。
15、所述步骤1）中铝源为有机铝化合物、拟薄水铝石、铝凝胶、含有铝的有机酸盐、含有铝的无机酸盐或其络合物；所述模板剂包括四丁基氢氧化磷(tbpoh)和/或四丙基氢氧化铵(tpaoh)；所述硅源包括硅凝胶、气相二氧化硅、无机硅酸盐、有机硅酸酯、硅酸中的一种或多种；步骤2）中的铵盐包括氯化铵、硫酸铵中的一种或多种。
16、所述步骤1）中硅源、铝源、碱、模板剂与水的摩尔比100:(0.25~2):(1~2):(20~35):(500~1500)；水热处理的温度为100℃~200℃，所述水热处理的时间为12h~120h；所述步骤2）中煅烧处理ii的温度为400℃~700℃，所述煅烧处理ii的时间为4h~16h。
17、所述分子筛负载cu-zn双金属催化剂在催化醛类化合物加氢脱氧制备2-甲基呋喃中的应用。
18、过渡金属助剂（zn,ni等）具有调节酸性，优化催化剂结构，提高目标产物选择性等作用，少量的过渡金属可以大幅提升催化剂的稳定性，抑制纳米金属颗粒团聚。通过cu基催化剂添加过渡金属构建双金属催化剂对于催化糠醛转化2-甲基呋喃具有可行性。
19、我们通过构建多级孔自支撑h型zsm-5分子筛负载cu-zn双金属催化剂实现了对糠醛制备2-甲基呋喃的高效催化，金属助剂zn的加入提高了催化剂的稳定性，抑制了纳米金属颗粒的团聚效应，同时提高了其氢吸附和氢活化能力。多级孔结构的分子筛有效的削弱了孔道限制效应，该催化剂的设计对糠醛制备2-甲基呋喃具有重要意义。
20、本专利技术具有以下有益效果：
21、1.本专利技术通过湿浸渍法制备了负本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种分子筛负载Cu-Zn双金属催化剂，其特征在于：所述分子筛负载Cu-Zn双金属催化剂是纳米CuO和ZnO负载于分子筛内；其中铜锌的质量比为（0.5~20）：1。
2.根据权利要求1所述的分子筛负载Cu-Zn双金属催化剂，其特征在于：所述分子筛为钠型或H型ZSM-5分子筛，所述ZSM-5分子筛的硅铝比为100：(0.25~2)；所述分子筛负载Cu-Zn双金属催化剂中Cu的负载量为0.3%~17.6wt%，Zn的负载量为0.08%~6.7wt%。
3.根据权利要求2所述的分子筛负载Cu-Zn双金属催化剂，其特征在于：所述H型ZSM-5分子筛为自支撑纳米片层状结构，粒径为50nm~700nm；负载的CuO和ZnO的平均粒径为1nm~10nm；所述分子筛负载Cu-Zn双金属催化剂比表面积为300m2/g~900m2/g，孔体积为0.3cm3/g~0.9cm3/g。
4.权利要求1-3任一项所述的分子筛负载Cu-Zn双金属催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述分子筛负载Cu-Zn双金属催化剂的制备方法，其特
6.根据权利要求5所述分子筛负载Cu-Zn双金属催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中分子筛与双金属溶液的质量比为1:4~4:1；梯度干燥温度为20℃~150℃，分为2~5阶段；煅烧处理I的温度为400℃~700℃，煅烧时间为4h～16h，煅烧在空气气氛下进行。
7.根据权利要求6所述分子筛负载Cu-Zn双金属催化剂的制备方法，其特征在于：所述分子筛为钠型或H型ZSM-5分子筛，所述H型ZSM-5分子筛的制备方法为：
8.根据权利要求7所述分子筛负载Cu-Zn双金属催化剂的制备方法，其特征在于：步骤1）中铝源为有机铝化合物、拟薄水铝石、铝凝胶、含有铝的有机酸盐、含有铝的无机酸盐或其络合物；所述模板剂为四丁基氢氧化磷和/或四丙基氢氧化铵；所述硅源为硅凝胶、气相二氧化硅、无机硅酸盐、有机硅酸酯、硅酸中的一种或多种；步骤2）中的铵盐为氯化铵和/或硫酸铵。
9.根据权利要求7所述分子筛负载Cu-Zn双金属催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中硅源、铝源、碱、模板剂与水的摩尔比100:(0.25~2):(1~2):(20~35):(500~1500)；水热反应的温度为100℃~200℃，时间为12h~120h；步骤2）中煅烧处理II的温度为400℃~700℃，时间为4h~16h。
10.权利要求1-3任一项所述分子筛负载Cu-Zn双金属催化剂在催化醛类化合物加氢脱氧制备2-甲基呋喃中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种分子筛负载cu-zn双金属催化剂，其特征在于：所述分子筛负载cu-zn双金属催化剂是纳米cuo和zno负载于分子筛内；其中铜锌的质量比为（0.5~20）：1。
2.根据权利要求1所述的分子筛负载cu-zn双金属催化剂，其特征在于：所述分子筛为钠型或h型zsm-5分子筛，所述zsm-5分子筛的硅铝比为100：(0.25~2)；所述分子筛负载cu-zn双金属催化剂中cu的负载量为0.3%~17.6wt%，zn的负载量为0.08%~6.7wt%。
3.根据权利要求2所述的分子筛负载cu-zn双金属催化剂，其特征在于：所述h型zsm-5分子筛为自支撑纳米片层状结构，粒径为50nm~700nm；负载的cuo和zno的平均粒径为1nm~10nm；所述分子筛负载cu-zn双金属催化剂比表面积为300m2/g~900m2/g，孔体积为0.3cm3/g~0.9cm3/g。
4.权利要求1-3任一项所述的分子筛负载cu-zn双金属催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述分子筛负载cu-zn双金属催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中cu-zn双金属溶液中铜锌质量比为（0.5~20）：1，在cu-zn双金属溶液中铜离子浓度为1.8~5.32wt%。
6.根据权利要求5所述分子筛负载cu-zn双金属催化剂的制...
【专利技术属性】
技术研发人员：田亚杰，陈晓舟，李宁景，韩莹光，袁艺，于欣，周帅帅，杨浩，李谦，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：
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