本技术涉及催化剂制备技术及5-羟甲基糠醛(5-HMF)催化转化领域,主要介绍了一种新型镍基催化剂的制备方法,并探讨了其在调控5-羟甲基糠醛加氢产物分布中的应用。通过本发明制备的催化剂NiC,能够有效调整5-HMF加氢反应的产物选择性,提高目标产物的产率和纯度。
背景技术
直接利用可再生生物质资源生产高附加值化学品,可以减少对化石资源的依赖,从而受到广泛关注。目前,5-羟甲基糠醛是一种重要的生物质基平台化合物,可由葡萄糖、果糖和蔗糖水解制备,它含有C-OH、C=O和呋喃环结构,能通过催化加氢转化为各种高价值衍生物。如2,5-二(羟甲基)呋喃(BHMF)和2,5-二(羟甲基)四氢呋喃(BHMTHF),在医药中间体和聚合产品中均有着重要的应用。
在5-羟甲基糠醛加氢制呋喃二醇的催化剂的开发上,人们做了大量的工作,贵金属催化剂如Ru/C、Pt/MCM-41能高效催化HMF选择性加氢制备BHMF,Fulignati等人发现Ru/C能高度选择性加氢生成呋喃二醇,获得93.0%BHMF(3MPa,50℃)和95.3%BHMTHF(5MPa,50℃)产率。但由于其价格昂贵并不适于大规模生产,因此也限制了其在工业生产中的广泛应用。
过渡金属Ni基催化剂廉价易得、催化性能良好,被认为是贵金属催化剂的潜在替代品,但也伴随着选择性低,催化剂失活等问题。例如,使用RaneyNi在4MPa和120℃的反应条件下,由于HMF的呋喃环和醛基都加氢,得到了较高的BHMTHF收率(92.0%)。然而,单金属镍催化剂在甲醇介质中容易浸出,导致其重复使用性较差。HMF对Ni的强π吸附模式使其加氢活性较高,但对BHMF的选择性不高。因此,开发高效、稳定、环保的非贵金属镍基催化剂,实现其在温和条件下选择性地、按需地将HMF加氢为BHMF或BHMTHF,是一项极具吸引力的挑战。
实现思路