一种Cu-Co/ZrO2界面调控型双金属催化剂及其制备方法和应用

本发明涉及生物质催化转化和多相催化，尤其涉及一种cu-co/zro2界面调控型双金属催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着化石资源的不断消耗以及环境问题的日益严重，开发利用可再生生物质资源制备高附加值化学品成为当前研究热点。糠醛是一种重要的生物质基平台化合物，可由半纤维素及木质纤维素资源经水解、脱水等过程获得，其分子结构中含有呋喃环和醛基等活性官能团，可通过加氢、开环、重排等反应转化为多种高附加值化学品。其中，戊二醇类化合物作为重要的精细化工中间体，在聚酯材料、增塑剂、涂料、医药以及香料等领域具有广泛应用。因此，实现糠醛向戊二醇的高选择性转化具有重要的经济价值和应用前景。

2、目前，糠醛加氢制备戊二醇主要依赖负载型金属催化剂。传统cu基催化剂由于cu物种具有较强的羰基加氢能力，能够促进糠醛向糠醇转化，并进一步发生开环加氢反应。然而，单一cu活性中心对c-o键断裂、分子重排以及后续加氢过程的调控能力有限，导致反应过程中容易生成多种副产物，难以实现1,2-戊二醇、1,4-戊二醇和1,5-戊二醇等目标产物的高选择性生成。此外，cu颗粒在反应过程中容易发生团聚，导致活性位点减少，从而降低催化剂的稳定性和循环性能。传统sio2载体具有较高比表面积和良好的分散能力，但其表面惰性较强，与金属之间相互作用较弱，导致催化剂在复杂反应体系中的选择性仍有待提高。

3、因此，开发一种具有高活性、高选择性的催化剂，实现糠醛向1,2-戊二醇和1,5-戊二醇的高选择性转化，对于推动生物质基高值化利用具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中糠醛加氢制备戊二醇过程中催化剂活性中心调控能力不足、目标产物选择性较低以及副产物生成较多的技术问题，提供一种cu-co/zro2界面调控型双金属催化剂及其制备方法和应用。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种cu-co/zro2界面调控型双金属催化剂的制备方法，包含下列步骤：

4、（1）将zro2载体置于cu-co混合浸渍液中进行浸渍处理，得到催化剂前驱体；

5、（2）将催化剂前驱体顺次进行煅烧和还原处理，即得所述cu-co/zro2界面调控型双金属催化剂。

6、作为优选，步骤（1）中cu-co混合浸渍液包含铜前驱体、钴前驱体和溶剂；

7、所述铜前驱体为硝酸铜、醋酸铜和氯化铜中的一种或几种；

8、所述钴前驱体为硝酸钴、醋酸钴和氯化钴中的一种或几种；

9、所述溶剂为水、乙醇和1,4-二氧六环中的一种或几种。

10、作为优选，cu-co/zro2界面调控型双金属催化剂中铜活性组分、cu-co/zro2界面调控型双金属催化剂中钴活性组分和zro2载体的质量比为0.5~2：1：10~30；

11、cu-co混合浸渍液中金属离子的浓度为50~250mmol/l。

12、作为优选，步骤（1）中浸渍处理的温度为20~60℃，时间为2~4h。

13、作为优选，步骤（2）中煅烧的温度为300~600℃，升温速率为1~10℃/min。

14、作为优选，步骤（2）中煅烧的时间为2~6h。

15、作为优选，步骤（2）中还原处理的气氛为氢气，升温速率为1~10℃/min。

16、作为优选，步骤（2）中还原处理的温度为200~500℃，时间为1~5h。

17、本发明还提供了所述cu-co/zro2界面调控型双金属催化剂的制备方法制备得到的cu-co/zro2界面调控型双金属催化剂。

18、本发明还提供了所述cu-co/zro2界面调控型双金属催化剂在糠醛选择性加氢制备戊二醇中的应用。

19、本发明提供了一种cu-co/zro2界面调控型双金属催化剂的制备方法，包含下列步骤：将zro2载体置于cu-co混合浸渍液中进行浸渍处理，得到催化剂前驱体；将催化剂前驱体顺次进行煅烧和还原处理，即得所述cu-co/zro2界面调控型双金属催化剂。

20、本发明的有益效果：

21、1）本发明以zro2为载体，cu和co双金属为活性组分，采用浸渍、干燥、煅烧及还原处理的方法制备了cu-co/zro2双金属催化剂。本发明的制备方法能够使cu、co活性组分均匀分散于zro2载体表面，并增强cu-co活性组分之间的协同作用，其中cu物种促进糠醛羰基加氢，co物种促进氢活化及c-o键活化，二者之间产生电子协同作用，提高了催化剂对糠醛加氢反应路径的调控能力。同时，zro2载体具有较强的金属-载体相互作用，能够稳定cu-co活性中心，抑制金属颗粒团聚，提高催化剂的稳定性，而且本发明所提供的制备方法工艺简单，操作条件温和，具有良好的应用前景。

22、2）本发明cu-co/zro2双金属催化剂可用于糠醛选择性加氢制备戊二醇类化合物。相比cu-co/sio2催化剂，本发明催化剂能够提高1,2-戊二醇和1,5-戊二醇的生成选择性，其中1,2-戊二醇产率达到31.81%，1,5-戊二醇产率达到10.91%，同时降低1,4-戊二醇副产物生成，提高了糠醛加氢反应的目标产物选择性。

1.一种cu-co/zro2界面调控型双金属催化剂的制备方法，其特征在于，包含下列步骤：

2.如权利要求1所述cu-co/zro2界面调控型双金属催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中cu-co混合浸渍液包含铜前驱体、钴前驱体和溶剂；

3.如权利要求2所述cu-co/zro2界面调控型双金属催化剂的制备方法，其特征在于，cu-co/zro2界面调控型双金属催化剂中铜活性组分、cu-co/zro2界面调控型双金属催化剂中钴活性组分和zro2载体的质量比为0.5~2：1：10~30；

4.如权利要求3所述cu-co/zro2界面调控型双金属催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中浸渍处理的温度为20~60℃，时间为2~4h。

5.如权利要求4所述cu-co/zro2界面调控型双金属催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中煅烧的温度为300~600℃，升温速率为1~10℃/min。

6.如权利要求5所述cu-co/zro2界面调控型双金属催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中煅烧的时间为2~6h。

7.如权利要求6所述cu-co/zro2界面调控型双金属催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中还原处理的气氛为氢气，升温速率为1~10℃/min。

8.如权利要求7所述cu-co/zro2界面调控型双金属催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中还原处理的温度为200~500℃，时间为1~5h。

9.权利要求1~8任意一项所述cu-co/zro2界面调控型双金属催化剂的制备方法制备得到的cu-co/zro2界面调控型双金属催化剂。

10.权利要求9所述cu-co/zro2界面调控型双金属催化剂在糠醛选择性加氢制备戊二醇中的应用。