雷尼铜的应用

2020/10/26 11:48:35

背景及概述[1]

铜催化剂主要用于羰基、硝基等集团的加氢还原反应。在高温、高压下,也能将酯类加氢还原成醇类。铜催化剂有还原铜、骨架铜(或雷尼铜)、漆原铜和氧化铜铬(CuCrO4)等催化剂。制法也同于相应的镍催化剂。例如铜/硅藻土,将硅藻土置于硝酸铜溶液中,在搅拌下,用碳酸钠或氢氧化钠溶液进行沉淀,将沉淀过滤。水洗、干燥,经350℃焙烧1小时,150~250℃下通氢气还原即得铜/硅藻土催化剂。载体除硅藻土外,还有活性炭、白土、沸石等。

应用[2-3]

雷尼铜主要用作催化剂,其应用举例如下:

1)采用雷尼镍与雷尼铜协同催化加氢生产甘露醇的方法,

包括:在高压反应釜中,加入折光率为40~60%的果糖水溶液,加碱调节pH至7.5~8.5,再加入由雷尼镍与雷尼铜组成的催化剂;通入氮气置换所述高压反应釜中空气后,再通入氢气置换所述高压反应釜中氮气,并使得反应压力达到9-10Mpa,升温至90-120℃,在氢气保护下反应1~6小时,反应过程中持续搅拌,反应结束后,冷却静置,得到产物。本发明采用两种催化剂协同高效催化,实现高选择性的加氢还原生产甘露醇,能大幅度地提高产物中甘露醇的含量,降低山梨醇含量,具有重要的经济意义和广阔的应用前景。

2)制备甲酸,其包括如下步骤:

将二氧化碳或碳酸盐、雷尼铜催化剂和水混合后,调节pH值为8~12,在氢气氛中,于120~200℃下进行反应,待反应结束后,进行固液分离,收集滤液,得到甲酸水溶液。与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:1、利用雷尼铜催化氢化CO2及碳酸盐制备甲酸的方法,原料来源广泛(如工业废气、汽车尾气等)、价格便宜,无毒无需消耗化石能源,可有效减少CO2排放;2、使用水作反应溶剂,无毒无害,绿色环保。3、反应物、溶剂无毒无害,绿色环保,对环境造成的污染小;4、使用的雷尼铜催化剂廉价、容易制备;5、甲酸最高产率可达86.1%,选择性好,无反应副产物。

制备[4]

雷尼铜催化剂制备如下:

(1)将200g的粉状酚醛树脂与24g的固化剂六次甲基四胺用高速搅拌机充分混合,得到224g的混合料;

(2)将100g的上述混合料与545g的金属铜粉、468g的金属铝粉和100g的金属锌粉用高速搅拌机充分混合;将压片机升温至90℃,将以上物料放入模具中在压片机上进行模压,成型为2mm厚的片材;将压片机升温至150℃,将成型好的片材再次放入模具中在压片机上5MPa的压力下固化10min;将固化好的2mm厚片材切割成小颗粒;

(3)量取200mL步骤(2)得到的小颗粒,在管式高温电炉中碳化,升温速率为10℃/min,炉温650℃,保持3小时,氮气保护,流量为200mL/min;

(4)用去离子水配置20重量%的NaOH水溶液500mL,加入步骤(3)所得催化剂100mL,保持温度85℃,4小时后过滤掉溶液,即得到活化的雷尼铜催化剂,最终催化剂中铜金属含量为75重量%,锌金属含量约为10重量%,洗涤至接近中性后,存放于去离子水中备用。

主要参考资料

[1] 化学物质辞典

[2] CN201210015945.1采用雷尼镍与雷尼铜协同催化加氢生产甘露醇的方法

[3] CN201610396681.7一种制备甲酸的方法

[4] CN201510535810.1一种雷尼铜催化剂及其制备方法和应用

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