一种非贵金属催化剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于化学有机物合成，具体涉及一种非贵金属催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、众所周知，5-羟甲基糠醛(hmf)是一种可以由碳水化合物、木质纤维素等可再生资源转化得到的重要的生物基平台化合物。hmf选择性氧化生成呋喃二甲酸(fdca)、2,5-呋喃二甲醛(dff)、5-羟甲基-2-呋喃甲酸(hmfca)、5-甲酰基-2-呋喃甲酸(ffca)，其中ffca是一种高附加值的衍生物，具有甲酰基、羧基和呋喃环，被广泛应用于化学中间体、药物合成，还可以制备表面活性剂，其市场前景非常广阔。

2、ffca是hmf制备fdca的中间产物，hmf直接氧化制备ffca需要开发选择性高的催化剂。传统化学法需要涉及有机溶剂和有毒化学品来制备5-甲酰基-2-呋喃甲酸。在专利cn113845500a中，采用低共溶剂和杂多酸耦合催化氧化hmf为ffca，其中催化剂较难回收利用。在专利cn110437189b中，采用光化学催化由hmf制备ffca，其反应时间在4-10h之间，时间较长，且氙灯成本较贵不适用于量产。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的在于提供一种非贵金属催化剂及其制备方法和应用。

2、具体技术方案如下：

3、一种非贵金属催化剂的制备方法，包括如下步骤：

4、1)取甲壳素在氮气氛围中高温煅烧；

5、2)取铜源和铁源，溶于水充分搅拌均匀；

6、3)将步骤1)煅烧好的甲壳素加入到步骤2)的溶液中，一边搅拌一边加入次氯酸钠溶液，持续搅拌2h，将反应液过滤并用去离子水清洗，得到的固体产物烘干得到cufe/ac催化剂。

7、进一步地，步骤1)中甲壳素在氮气氛围中以500-800℃的高温煅烧3-6h。

8、进一步地，步骤2)中的铜源为五水硫酸铜、硝酸铜、氯化铜或碳酸铜，铁源为氯化铁、硝酸铁或硫酸铁。

9、一种采用上述制备方法制备得到的非贵金属催化剂。

10、一种非贵金属催化剂在制备5-甲酰基-2-呋喃甲酸中的应用，包括如下步骤：将5-羟甲基糠醛晶体和制备得到的非贵金属催化剂加入反应釜，加入双氧水和碱，控制反应温度，进行反应，反应完成后，收集样品进行液相色谱分析。

11、进一步地，碱为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钾或氢氧化钠。

12、进一步地，5-羟甲基糠醛晶体与非贵金属催化剂的质量比为1:0.3-1，5-羟甲基糠醛晶体的质量与双氧水的体积比为1g:2-10ml。

13、进一步地，控制反应温度为60-90℃，反应时间40-100min。

14、本发明的有益效果在于：

15、本发明的催化剂为非贵金属，制备工艺简单，成本低，可重复利用，该催化剂应用于制备5-甲酰基-2-呋喃甲酸时所需反应时间短，反应相对安全，适用于工业生产。

技术特征：

1.一种非贵金属催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中甲壳素在氮气氛围中以500-800℃的高温煅烧3-6h。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中的铜源为五水硫酸铜、硝酸铜、氯化铜或碳酸铜，铁源为氯化铁、硝酸铁或硫酸铁。

4.一种采用如权利要求1所述的制备方法制备得到的非贵金属催化剂。

5.一种如权利要求4所述的非贵金属催化剂在制备5-甲酰基-2-呋喃甲酸中的应用，其特征在于，包括如下步骤：将5-羟甲基糠醛晶体和制备得到的非贵金属催化剂加入反应釜，加入双氧水和碱，控制反应温度，进行反应，反应完成后，收集样品进行液相色谱分析。

6.如权利要求5所述的应用，其特征在于，碱为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钾或氢氧化钠。

7.如权利要求5所述的应用，其特征在于，5-羟甲基糠醛晶体与非贵金属催化剂的质量比为1:0.3-1，5-羟甲基糠醛晶体的质量与双氧水的体积比为1g:2-10ml。

8.如权利要求5所述的应用，其特征在于，控制反应温度为60-90℃，反应时间40-100min。

技术总结
本发明公开了一种非贵金属催化剂及其制备方法和应用，该催化剂的制备过程包括取甲壳素在氮气氛围中高温煅烧，取铜源和铁源，溶于水充分搅拌均匀，将煅烧好的甲壳素加入到上述溶液中，一边搅拌一边加入次氯酸钠溶液，持续搅拌2h，将反应液过滤并用去离子水清洗，得到的固体产物烘干得到CuFe/Ac催化剂。然后应用于催化制备5‑甲酰基‑2‑呋喃甲酸，本发明有效提高了转化率，且催化剂的制备工艺简单，成本低，时间短，反应相对安全。

技术研发人员：吕丹丹,王艳涛,王磊
受保护的技术使用者：中科国生（杭州）科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12