一种Cu基催化剂催化5-羟甲基糠醛制备二甲基呋喃的方法

技术领域

本发明涉及有机物制备技术领域，涉及一种Cu基催化剂催化5-羟甲基糠醛制备二甲基呋喃的方法。

背景技术

在生物质能源中，木质纤维素被认为是生物燃料和其他增值化学产品的主要来源。生物质基资源的有效充分利用能够在很大程度上替代石油基的化工产品。因此，充分利用自然界大量存在的木质纤维素生产生物燃料及化工产品的研究是未来研究的重中之重。而当前的转化途径仍然存在一些不足，特别在传统催化剂的使用上，存在难以回收，具有腐蚀性，产物不易分离以及制备成本高，低水热稳定性和不适合大规模生产等问题，或者在催化氢化的反应中使用氢气进行反应存在安全问题。

发明内容

为了解决当前的问题，本发明的目的在于提供高效的CuO/ZrO

为了实现上述技术目的，本发明采取了如下方案：一种Cu基催化剂催化5-羟甲基糠醛制备二甲基呋喃的方法，其特征在于，将5-羟甲基糠醛、Cu基催化剂和异丙醇，加入小管反应器中，将完全密封的小管反应器放入马弗炉中加热到设定温度并保持一定时间，反应结束后，将小管反应器取出放入冷水中迅速降温，所述的Cu基催化剂为CuO/t-ZrO。

反应条件为5-羟甲基糠醛0.2mmol，CuO/t-ZrO

所述的Cu基催化剂为CuO/t-ZrO的制备方法为：采用共沉淀法制备CuO/ZrO

所述的煅烧温度为650℃。

所述的Cu、Zr比为5:5。

本发明利用制备的高效铜基负载催化剂CuO/t-ZrO

附图说明

图1为HMF转化为DMF的反应路径；

图2为CuO/ZrO

图3为CuO/ZrO

图4为Cu、Zr比例对HMF加氢的影响；

图5为不同煅烧温度催化剂XRD谱图：a)CuO/ZrO

图6为煅烧温度和催化剂添加量对HMF加氢的影响：a)煅烧温度的影响b)催化剂添加量的影响

图7为a)CuO/ZrO

图8为反应温度和时间的影响：a)250℃，b)210℃，c)170℃

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：一种Cu基催化剂催化5-羟甲基糠醛制备二甲基呋喃的方法，将5-羟甲基糠醛、Cu基催化剂和异丙醇，加入小管反应器中，将完全密封的小管反应器放入马弗炉中加热到设定温度并保持一定时间，反应结束后，将小管反应器取出放入冷水中迅速降温，所述的Cu基催化剂为CuO/t-ZrO。

反应条件为5-羟甲基糠醛0.2mmol，CuO/t-ZrO

所述的Cu基催化剂为CuO/t-ZrO的制备方法为：采用共沉淀法制备CuO/ZrO

所述的煅烧温度为650℃，所述的Cu、Zr比为5:5。

实施例2催化剂CuO/ZrO

反应条件：0.2

以异丙醇作为液态氢源进行了不同催化剂的性能探究，对比了不同催化剂对HMF合成DMF的催化效果。在不加催化剂的情况下，HMF转化率较低，且没有DMF生成。MgO或ZrO

CuO/ZrO

反应条件：0.2

如图4，从ZrO

设计了350℃、450℃、550℃、650℃和750℃5种温度对CuO/ZrO

从图5(a)可以看出，煅烧温度从350℃到650℃，DMF的产率缓慢增加，DHMF和MFA没有明显变化。当煅烧温度升高至750℃时，DMF产率由72.4％下降至53.3％。3种晶型CuO/ZrO

催化剂添加量对DMF产率的影响如下表所示

反应条件：0.2mmol HMF，1mL IPA，250℃，4h。

可以看出，催化剂添加量对DMF产率有着较大影响。当催化剂添加量从2.5mg增加到5mg时，DMF产率从58.4％增加到80.7％，增长了22.3％。当催化剂添加量从5mg继续增加到35mg时，DMF产率呈下降趋势。最佳催化剂添加量为5mg，DMF产率为80.7％。

ZrO

反应温度和时间的影响如图8，250℃下仅反应1小时后，HMF转化率即达到98.6％。反应4h后，DMF产率增加至80.7％。随着反应时间增加至6h，DMF产率下降至76.0％，过度加氢产物DMTHF产率增加至13.1％。当反应温度为210℃时，2小时后HMF转化率仅为15.7％，转化率达到100％需要6小时，反应8h后，DMF产率最高可达58.6％。反应温度为170℃时无DMF产生。最佳反应温度和时间为250℃、4h，DMF产率为80.7％。

IPA分子吸附在CuO/ZrO

反应条件：0.2mmol HMF,25mg CuO/ZrO

通过离心将CuO/ZrO

根据表中结果，由不同原料(果糖，葡萄糖和面包废料)转化的HMF产率分别为93.2％，99.9％和30.2％。理论上，由生物质两步转化，以上述方法生产纯化的HMF为原料，我们可以获得74.5％，79.9％和24.4％的DMF产率。