CN114160126A - 钯-炭催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钯‑炭催化剂技术领域，尤其是涉及一种钯‑炭催化剂及其制备方法和应用。钯‑炭催化剂的制备方法，包括如下步骤：将钯纳米颗粒负载于活性炭载体后进行焙烧处理，得到钯‑炭催化剂；所述活性炭载体的制备包括：发酵渣经焙烧处理得到生物炭，将所述生物炭活化焙烧处理得到所述活性炭载体；所述发酵渣主要由餐厨垃圾和厌氧污泥共同厌氧发酵制得。本发明充分利用餐厨垃圾发酵渣中的碳、氮元素制备高比表面积的含氮多孔活性炭载体；该活性炭载体中含有较多的吡啶氮，可以起到分散和锚定钯颗粒的作用，且对醛基的吸附性能优于苯环，对香草醛的吸附性能优于香草醇，进而使制得的钯‑炭催化剂可以在温和条件下将香草醛高效还原为香草醇。
Description
技术领域
本发明涉及钯-炭催化剂技术领域，尤其是涉及一种钯-炭催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
香草醇，即4-羟基-3-甲氧基苯甲醇，具有独特的香味，是一种重要的食用调香剂，可用于食品、化妆品等的增香和定香。同时，香草醇作为天麻块茎的成分，具有一定的镇静作用和促胆汁分泌作用。现有的香草醇制备方法主要是细菌还原法和木质素氧化降解法。细菌还原法一般是利用木醋杆菌等将香草醛还原为香草醇，该方法操作复杂，培养时间长，转化率相对较低。木质素氧化降解法是借助硫酸铜为催化剂、1-丁基-3-甲基咪唑三氮唑盐为溶剂将木质素氧化降解为香草醇，该方法所需温度和气压较高，香草醇产量和选择性较低。开发一种反应条件温和、产率高的用于香草醛转化为香草醇的催化体系具有重要意义。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供钯-炭催化剂的制备方法，可实现固废资源化利用，且制得的催化剂可催化香草醛加氢制得香草醇。
本发明的第二目的在于提供钯-炭催化剂，可将香草醛催化加氢制得香草醇，反应条件温和，产率高。
本发明的第三目的在于提供钯-炭催化剂在香草醛催化加氢制备香草醇中的应用。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
钯-炭催化剂的制备方法，包括如下步骤：
将钯纳米颗粒负载于活性炭载体后进行焙烧处理，得到钯-炭催化剂；
所述活性炭载体的制备包括：发酵渣经焙烧处理得到生物炭，将所述生物炭活化焙烧处理得到所述活性炭载体；所述发酵渣主要由餐厨垃圾和厌氧污泥共同厌氧发酵制得。
本发明的钯-炭催化剂的制备方法，充分利用餐厨垃圾发酵渣中的碳、氮元素制备高比表面积的含氮多孔活性炭载体；该活性炭载体中含有较多的吡啶氮，可以起到分散和锚定钯颗粒的作用，且对醛基的吸附性能优于苯环，对香草醛的吸附性能优于香草醇，进而使制得的钯-炭催化剂可以在温和条件下将香草醛高效还原为香草醇。并且，以餐厨垃圾为原料，可实现固废资源化利用。
在本发明的具体实施方式中，负载钯纳米颗粒后的活性炭载体的焙烧处理中，所述焙烧处理的温度为350～450℃，所述焙烧处理的时间为0.5～2h。
在实际操作中，所述钯炭纳米颗粒分散于液体中，与所述活性炭载体混合搅拌处理，使混合均匀，然后干燥除去液体，得到负载钯纳米颗粒后的活性炭载体。
在本发明的具体实施方式中，所述钯纳米颗粒与所述活性炭载体的质量比为1﹕(19～200)。
在本发明的具体实施方式中，所述发酵渣的焙烧处理中，所述焙烧处理的温度为300～600℃，所述焙烧的时间为1～3h。
在本发明的具体实施方式中，所述活化焙烧处理包括：将所述生物炭于活化剂的溶液中浸渍处理后，干燥，然后进行焙烧处理，之后将焙烧处理后的活性炭洗涤至中性，干燥；所述活化剂包括氢氧化钾和/或碳酸钾；所述焙烧处理的温度为600～900℃，所述焙烧处理的时间为1～3h。
在本发明的具体实施方式中，所述浸渍处理的时间为6～24h。在实际操作中，在所述浸渍处理后，烘干，再进行所述焙烧处理。
在本发明的具体实施方式中，所述活化剂的溶液中，所述活化剂的浓度为2～6mol/L。进一步的，所述生物炭与所述活化剂的溶液的质量比为1﹕(2～6)。
在本发明的具体实施方式中，所述餐厨垃圾与所述厌氧污泥的质量比为(4～19)﹕1。
在本发明的具体实施方式中，所述共同厌氧发酵的时间为3～15天，所述共同厌氧发酵的pH为7～9。
在本发明的具体实施方式中，所述钯纳米颗粒的制备包括：可溶性亚钯盐在稳定剂和还原剂的作用下，于液体体系中还原得到钯纳米颗粒。
在本发明的具体实施方式中，所述可溶性亚钯盐包括氯亚钯酸钾、氯亚钯酸钠、氯化钯中的任一种或多种。
在本发明的具体实施方式中，所述稳定剂包括聚乙烯吡咯烷酮(K16-K18型，分子量约8000)和/或聚乙烯醇(1799型，分子量约75000)。
在本发明的具体实施方式中，所述还原剂包括甘氨酸、葡萄糖和硼氢化钠中的任一种或多种。
在本发明的具体实施方式中，所述液体体系为水体系。
在本发明的具体实施方式中，所述还原的温度为120～190℃，所述还原的时间为1～3h。
在本发明的具体实施方式中，所述可溶性亚钯盐在所述液体体系中的浓度为0.005～0.05mol/L。
在本发明的具体实施方式中，所述可溶性亚钯盐与所述还原剂的摩尔比为1﹕(1.5～15)。
在本发明的具体实施方式中，所述稳定剂与所述还原剂的质量比为(5～20)﹕1。
本发明还提供了采用上述任意一种所述钯-炭催化剂的制备方法制得的钯-炭催化剂。
在本发明的具体实施方式中，所述钯-炭催化剂中，所述钯纳米颗粒的负载量为0.5wt％～5wt％。
本发明还提供了上述任意一种所述钯-炭催化剂在香草醛催化加氢制备香草醇中的应用。
在本发明的具体实施方式中，所述催化加氢包括：香草醛在氢气气氛和所述钯-炭催化剂作用下，于水体系中反应得到香草醇。
在本发明的具体实施方式中，所述催化加氢中，所述钯-炭催化剂与所述香草醛的质量摩尔比为(0.5～25)mg﹕1mmol。
在本发明的具体实施方式中，所述催化加氢中，所述氢气的压力为0.1～3MPa。
在本发明的具体实施方式中，所述催化加氢的反应温度为20～80℃；所述催化加氢的反应时间为0.5～3h。
在本发明的具体实施方式中，所述香草醛与所述水的用量比例为1mmol﹕(5～15)mL。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的钯-炭催化剂的制备方法，充分利用餐厨垃圾发酵渣中的碳、氮元素制备高比表面积的含氮多孔活性炭载体；该活性炭载体中含有较多的吡啶氮，可以起到分散和锚定钯颗粒的作用，且对醛基的吸附性能优于苯环，对香草醛的吸附性能优于香草醇，进而使制得的钯-炭催化剂可以在温和条件下将香草醛高效还原为香草醇；
(2)本发明的制备方法中，以餐厨垃圾为原料，可实现固废资源化利用；
(3)本发明的钯-炭催化剂在用于香草醛催化加氢制备香草醇中，催化过程操作简便、反应条件温和，香草醇的产率高；并且，本发明的钯-炭催化剂稳定性好，可多次重复利用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1的钯-炭催化剂中氮物种的分布；
图2为本发明实施例1的钯-炭催化剂对不同物质的吸附情况。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。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。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
钯-炭催化剂的制备方法，包括如下步骤：
将钯纳米颗粒负载于活性炭载体后进行焙烧处理，得到钯-炭催化剂；
所述活性炭载体的制备包括：发酵渣经焙烧处理得到生物炭，将所述生物炭活化焙烧处理得到所述活性炭载体；所述发酵渣主要由餐厨垃圾和厌氧污泥共同厌氧发酵制得。
本发明的钯-炭催化剂的制备方法，充分利用餐厨垃圾发酵渣中的碳、氮元素制备高比表面积的含氮多孔活性炭载体；该活性炭载体中含有较多吡啶氮，可以起到分散和锚定钯颗粒的作用，且对醛基的吸附性能优于苯环，对香草醛的吸附性能优于香草醇，进而使制得的钯-炭催化剂可以在温和条件下将香草醛高效还原为香草醇。并且，以餐厨垃圾为原料，可实现固废资源化利用。
在实际操作中，可预先将所述餐厨垃圾破碎，并用水分别调节餐厨垃圾和所述厌氧污泥的总悬浮固体(TSS)含量为18～22g/L。
在本发明的具体实施方式中，负载钯纳米颗粒后的活性炭载体的焙烧处理中，所述焙烧处理的温度为350～450℃，所述焙烧处理的时间为0.5～2h。进一步的，所述焙烧处理于氮气氛围下进行。进一步的，所述焙烧处理的温度为400～450℃。
如在不同实施方式中，负载钯纳米颗粒后的活性炭载体的焙烧处理中，所述焙烧处理的温度可以为350℃、360℃、370℃、380℃、390℃、400℃、410℃、420℃、430℃、440℃、450℃等等；所述焙烧处理的时间可以为0.5h、1h、1.5h、2h等等。
在实际操作中，所述钯炭纳米颗粒分散于水中，与所述活性炭载体混合搅拌处理，使混合均匀，然后干燥除去液体，得到负载钯纳米颗粒后的活性炭载体。如可以将反应制备钯纳米颗粒后的反应液直接与活性炭载体混合搅拌均匀，然后烘干水分，得到固体混合物。
在本发明的具体实施方式中，所述钯纳米颗粒与所述活性炭载体的质量比为1﹕(19～200)，优选为1﹕(33～100)。
如在不同实施方式中，所述钯纳米颗粒与所述活性炭载体的质量比可以为1﹕19、1﹕20、1﹕30、1﹕40、1﹕50、1﹕60、1﹕70、1﹕80、1﹕90、1﹕100、1﹕110、1﹕120、1﹕130、1﹕140、1﹕150、1﹕160、1﹕170、1﹕180、1﹕190、1﹕200等等。
在本发明的具体实施方式中，所述发酵渣的焙烧处理中，所述焙烧处理的温度为300～600℃，优选为400～600℃；所述焙烧的时间为1～3h，优选为1.5～2.5h。进一步的，所述焙烧处理于氮气氛围下进行。
如在不同实施方式中，所述发酵渣的焙烧处理中，所述焙烧处理的温度可以为300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃等等；所述焙烧处理的时间可以为1h、1.5h、2h、2.5h、3h等等。
在本发明的具体实施方式中，所述活化焙烧处理包括：将所述生物炭于活化剂的溶液中浸渍处理后，干燥，然后进行焙烧处理，之后将焙烧处理后的活性炭洗涤至中性，干燥；所述活化剂包括氢氧化钾和/或碳酸钾；所述焙烧处理的温度为600～900℃，优选为750～900℃，所述焙烧处理的时间为1～3h，优选为1.5～2.5h。进一步的，所述焙烧处理于氮气氛围下进行。
如在不同实施方式中，所述活化焙烧处理中，所述焙烧处理的温度可以为600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃、900℃等等；所述焙烧处理的时间可以为1h、1.5h、2h、2.5h、3h等等。
在本发明的具体实施方式中，所述浸渍处理的时间为6～24h，优选为10～15h。在实际操作中，在所述浸渍处理后，烘干，再进行所述焙烧处理。
在本发明的具体实施方式中，所述活化剂的溶液中，所述活化剂的浓度为2～6mol/L，优选为3～6mol/L，更优选为4～6mol/L。进一步的，所述生物炭与所述活化剂的溶液的质量比为1﹕(2～6)，优选为1﹕(4～6)。
在本发明的具体实施方式中，所述餐厨垃圾与所述厌氧污泥的质量比为(4～19)﹕1。
如在不同实施方式中，所述餐厨垃圾与所述厌氧污泥的质量比可以为4﹕1、5﹕1、6﹕1、7﹕1、8﹕1、9﹕1、10﹕1、11﹕1、12﹕1、13﹕1、14﹕1、15﹕1、16﹕1、17﹕1、18﹕1、19﹕1等等。
在本发明的具体实施方式中，所述共同厌氧发酵的时间为3～15天，优选为6～10天；所述共同厌氧发酵的pH为7～9，优选为8。
在实际操作中，预先通过碳酸氢钠等调节所述餐厨垃圾和所述厌氧污泥的混合物的pH，然后进行所述共同厌氧发酵。
在实际操作中，当所述共同厌氧发酵结束后，进行多次洗涤后，离心收集得到所述发酵渣。所述发酵渣的得率约为35％～80％。
在本发明的具体实施方式中，所述钯纳米颗粒的制备包括：可溶性亚钯盐在稳定剂和还原剂的作用下，于液体体系中还原得到钯纳米颗粒。
在本发明的具体实施方式中，所述可溶性亚钯盐包括氯亚钯酸钾、氯亚钯酸钠、氯化钯中的任一种或多种。
在本发明的具体实施方式中，所述稳定剂包括聚乙烯吡咯烷酮和/或聚乙烯醇。所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量可以为8000左右，所述聚乙烯醇可以为1799型聚乙烯醇，分子量约为75000。
在本发明的具体实施方式中，所述还原剂包括甘氨酸、葡萄糖和硼氢化钠中的任一种或多种。
在本发明的具体实施方式中，所述液体体系为水体系。
在本发明的具体实施方式中，所述还原的温度为120～190℃，所述还原的时间为1～3h。
在本发明的具体实施方式中，所述可溶性亚钯盐在所述液体体系中的浓度为0.005～0.05mol/L，优选为0.015～0.02mol/L。
如在不同实施方式中，所述可溶性亚钯盐在所述液体体系中的浓度可以为0.005mol/L、0.01mol/L、0.015mol/L、0.02mol/L、0.025mol/L、0.03mol/L、0.035mol/L、0.04mol/L、0.045mol/L、0.05mol/L、等等。此处的浓度是指未进行还原反应前，可溶性亚钯盐在整体液体体系中的浓度。
在本发明的具体实施方式中，所述可溶性亚钯盐与所述还原剂的摩尔比为1﹕(1.5～15)，优选为1﹕(2～8)，更优选为1﹕(4～6)。
在本发明的具体实施方式中，所述稳定剂与所述还原剂的质量比为(5～20)﹕1，优选为(8～12)﹕1。
如在不同实施方式中，所述稳定剂与所述还原剂的质量比可以为5﹕1、6﹕1、8﹕1、10﹕1、12﹕1、14﹕1、16﹕1、18﹕1、20﹕1等等。
本发明还提供了采用上述任意一种所述钯-炭催化剂的制备方法制得的钯-炭催化剂。
在本发明的具体实施方式中，所述钯-炭催化剂中，所述钯纳米颗粒的负载量为0.5wt％～5wt％，优选为1wt％～3wt％。
本发明还提供了上述任意一种所述钯-炭催化剂在香草醛催化加氢制备香草醇中的应用。
在本发明的具体实施方式中，所述催化加氢包括：香草醛在氢气气氛和所述钯-炭催化剂的作用下，于水体系中反应得到香草醇。
在实际操作中，可将香草醛、钯-炭催化剂分散于水中，在密闭容器中，通入氢气，进行反应。
在本发明的具体实施方式中，所述催化加氢中，所述钯-炭催化剂与所述香草醛的质量摩尔比为(0.5～25)mg﹕1mmol，优选为(2.5～10)mg﹕1mmol，更优选为(4～6)mg﹕1mmol。
在本发明的具体实施方式中，所述催化加氢中，所述氢气的压力为0.1～3MPa，优选为0.5～1.5MPa。
如在不同实施方式中，所述氢气的压力可以为0.1MPa、0.5MPa、1MPa、1.5MPa、2MPa、2.5MPa、3MPa等等。
在本发明的具体实施方式中，所述催化加氢的反应温度为20～80℃，优选为25～55℃；所述催化加氢的反应时间为0.5～3h，优选为1～2h。
如在不同实施方式中，所述催化加氢的反应温度可以为20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃等等；所述催化加氢的反应时间可以为0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h等等。
在本发明的具体实施方式中，所述香草醛与所述水的用量比例为1mmol﹕(5～15)mL，优选为1mmol﹕(8～12)mL。
如在不同实施方式中，所述香草醛与所述水的用量比例可以为1mmol﹕5mL、1mmol﹕6mL、1mmol﹕8mL、1mmol﹕10mL、1mmol﹕12mL、1mmol﹕14mL、1mmol﹕15mL等等。
采用上述催化加氢方法，香草醛的转化率约为40％～99.9％，可达99.9％；香草醇的收率约为40％～99.4％，可达99.4％。
实施例1～12
实施例提供了钯-炭催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)活性炭载体的制备：餐厨垃圾和厌氧污泥分别破碎并分别调节TSS为20g/L，然后按质量比为9﹕1混合处理后的餐厨垃圾和厌氧污泥，并用碳酸氢钠调节pH值为8，在室温条件下厌氧发酵8d，厌氧发酵结束后进行多次洗涤、离心收集得到发酵渣，发酵渣得率为42.8％。然后将发酵渣于管式炉中，在氮气氛围下焙烧得到生物炭；将得到的生物炭与KOH水溶液以一定质量比浸泡12h后烘干，将烘干后的生物炭于管式炉中，在氮气氛围下焙烧，水洗涤至中性后烘干，得到活性炭载体。
(2)钯纳米颗粒的制备：取0.1mol/L的K2PdCl4水溶液、甘氨酸、聚乙烯吡咯烷酮PVP(分子量8000)和水(1～3mL)加入35mL耐压瓶中，于油浴锅中，在180℃条件下还原2h，得到钯纳米颗粒液。
(3)钯-炭催化剂的制备：将步骤(2)得到的钯纳米颗粒液与活性炭载体混合搅拌2h后，烘干水分，得到固体混合物；然后将固体混合物于马弗炉中，密闭空气氛围下焙烧，得到钯-炭催化剂。
实施例1～12的制备方法对应的参数见表1和表2。
表1不同实施例中步骤(1)的参数
表2不同实施例步骤(2)和(3)的参数
实施例13
本实施例提供了12组香草醛催化加氢制备香草醇的方法，区别仅在于钯-炭催化剂不同。本实施例的香草醛催化加氢制备香草醇的方法，包括如下步骤：
取香草醛2mmol、水20mL和10mg钯-炭催化剂，混合均匀，于30℃、0.7MPa压力的氢气气氛下，进行反应，反应时间为90min。其中，第1组～第12组的方法中所采用的钯-炭催化剂分别为实施例1～12制得的钯-炭催化剂。
实施例14
本实施例提供了香草醛催化加氢制备香草醇的方法，包括如下步骤：
取香草醛2mmol、水20mL和一定量钯-炭催化剂，混合均匀，于30℃、0.7MPa压力的氢气气氛下，进行反应。
不同组对应的具体钯-炭催化剂种类、用量和反应时间见表3。
表3不同催化加氢反应条件
| 组别 | 钯-炭催化剂种类 | 钯-炭催化剂用量 | 反应时间 |
| 14-1 | 实施例1 | 1mg | 90min |
| 14-2 | 实施例1 | 20mg | 90min |
| 14-3 | 实施例1 | 50mg | 90min |
| 14-4 | 实施例1 | 10mg | 30min |
| 14-5 | 实施例1 | 10mg | 60min |
| 14-6 | 实施例1 | 10mg | 120min |
比较例1
比较例1提供了商业钯碳(钯负载量为3％，上海易恩化学技术有限公司)催化剂，并参考实施例13中的方法用于香草醛催化加氢制备香草醇。
实验例1
本发明不同实施例制备得到的活性炭载体的比表面积见表4。通过XPS对本发明不同实施例制备得到的钯-炭催化剂中掺杂的氮物种的种类分布进行表征，表征结果见表4，结合图1为本发明实施例1的钯炭催化剂中掺杂的氮物种的分布可知，本发明制得的钯-炭催化剂中，具有较多的吡啶氮，可以更好的分散和锚定钯颗粒。
表4不同实施例活性炭载体的比表面积、催化剂的吡啶氮占比
| 编号 | 活性炭载体比表面积(m<sup>2</sup>/g) | 吡啶氮占比(％) |
| 实施例1 | 1315.5 | 58.8 |
| 实施例2 | 1023.3 | 52.6 |
| 实施例3 | 1399.6 | 59.2 |
| 实施例4 | 1346.4 | 57.9 |
| 实施例5 | 1249.2 | 57.7 |
| 实施例6 | 1047.4 | 57.1 |
| 实施例7 | 1345.7 | 57.4 |
| 实施例8 | — | 58.6 |
| 实施例9 | — | 56.5 |
| 实施例10 | — | 56.1 |
| 实施例11 | — | 54.2 |
| 实施例12 | — | 59.0 |
备注：表格中“—”对应的数据与实施例1相同
实验例2
为了对比说明本发明的钯-炭催化剂对不同物质(香草醇、香草醛、愈创木酚)的吸附情况，分别配制香草醇、香草醛、愈创木酚的2mg/mL的水溶液各50mL，每个溶液中分别加入实施例1制得的钯-炭催化剂10mg，通过紫外可见光谱仪测试各溶液不同时间对应的吸光度，得到吸附过程中溶液中各物质的相对浓度随时间的变化，如图2所示。从图中可知，本发明的钯-炭催化剂对香草醛的吸附性能优于香草醇，有助于在温和条件下将香草醛高效还原为香草醇。
为了对比说明不同催化加氢条件对于香草醛制备香草醇的影响，对实施例13、实施例14和比较例1的香草醛催化加氢制备香草醇的香草醛的转化率及香草醇的收率进行测算，具体结果见表5。其中，采用气相色谱法测算香草醛的转化率和香草醇的收率。
表5不同催化加氢反应结果
| 组别 | 香草醛转化率 | 香草醇收率 |
| 13-1 | 99.4％ | 99.2％ |
| 13-2 | 89.2％ | 88.9％ |
| 13-3 | 99.5％ | 99.3％ |
| 13-4 | 99.3％ | 99.2％ |
| 13-5 | 96.6％ | 96.4％ |
| 13-6 | 93.1％ | 93.0％ |
| 13-7 | 99.4％ | 99.1％ |
| 13-8 | 99.5％ | 99.2％ |
| 13-9 | 66.7％ | 66.4％ |
| 13-10 | 98.9％ | 98.5％ |
| 13-11 | 89.8％ | 89.5％ |
| 13-12 | 99.3％ | 99.2％ |
| 14-1 | 56.5％ | 56.5％ |
| 14-2 | 99.5％ | 99.3％ |
| 14-3 | 99.9％ | 83.3％ |
| 14-4 | 43.5％ | 43.5％ |
| 14-5 | 85.6％ | 85.5％ |
| 14-6 | 99.5％ | 99.4％ |
| 比较例1 | 34.4％ | 34.4％ |
从上述结果可知，本发明的香草醛催化加氢制备香草醇的方法，与传统的香草醇生产方法相比，条件更佳温和，产率更高，且反应时间更短。同时，催化剂载体比表面大、钯还原度高、吡啶氮含量高，均有利于香草醛催化加氢制备香草醇。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.钯-炭催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将钯纳米颗粒负载于活性炭载体后进行焙烧处理，得到钯-炭催化剂；
所述活性炭载体的制备包括：发酵渣经焙烧处理得到生物炭，将所述生物炭活化焙烧处理得到所述活性炭载体；所述发酵渣主要由餐厨垃圾和厌氧污泥共同厌氧发酵制得。
2.根据权利要求1所述的钯-炭催化剂的制备方法，其特征在于，负载钯纳米颗粒后的活性炭载体的焙烧处理中，所述焙烧处理的温度为350～450℃，所述焙烧处理的时间为0.5～2h；
优选的，所述钯纳米颗粒与所述活性炭载体的质量比为1﹕(19～200)。
3.根据权利要求1所述的钯-炭催化剂的制备方法，其特征在于，所述发酵渣的焙烧处理中，所述焙烧处理的温度为300～600℃，所述焙烧的时间为1～3h；
和/或，所述活化焙烧处理包括：将所述生物炭于活化剂的溶液中浸渍处理后，干燥，然后进行焙烧处理，之后将焙烧处理后的活性炭洗涤至中性，干燥；所述活化剂包括氢氧化钾和/或碳酸钾；所述焙烧处理的温度为600～900℃，所述焙烧处理的时间为1～3h；
优选的，所述活化剂的溶液中，所述活化剂的浓度为2～6mol/L。
4.根据权利要求1所述的钯-炭催化剂的制备方法，其特征在于，所述餐厨垃圾与所述厌氧污泥的质量比为(4～19)﹕1；
优选的，所述共同厌氧发酵的时间为3～15天，所述共同厌氧发酵的pH为7～9。
5.根据权利要求1-4任一项所述的钯-炭催化剂的制备方法，其特征在于，所述钯纳米颗粒的制备包括：可溶性亚钯盐在稳定剂和还原剂的作用下，于液体体系中还原得到钯纳米颗粒；
优选的，所述可溶性亚钯盐包括氯亚钯酸钾、氯亚钯酸钠和氯化钯中的任一种或多种；
优选的，所述稳定剂包括聚乙烯吡咯烷酮和/或聚乙烯醇；
优选的，所述还原剂包括甘氨酸、葡萄糖和硼氢化钠中的任一种或多种；
优选的，所述还原的温度为120～190℃，所述还原的时间为1～3h。
6.根据权利要求5所述的钯-炭催化剂的制备方法，其特征在于，所述可溶性亚钯盐在所述液体体系中的浓度为0.005～0.05mol/L；
和/或，所述可溶性亚钯盐与所述还原剂的摩尔比为1﹕(1.5～15)；
和/或，所述稳定剂与所述还原剂的质量比为(5～20)﹕1。
7.采用权利要求1-6任一项所述的钯-炭催化剂的制备方法制备得到的钯-炭催化剂。
8.根据权利要求7所述的钯-炭催化剂，其特征在于，所述钯纳米颗粒的负载量为0.5wt％～5wt％；
优选的，所述钯纳米颗粒的负载量为1wt％～3wt％。
9.权利要求7或8所述的钯-炭催化剂在香草醛催化加氢制备香草醇中的应用；
优选的，所述催化加氢包括：香草醛在氢气气氛和所述钯-炭催化剂作用下，于水体系中反应得到香草醇。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述催化加氢中，所述钯-炭催化剂与所述香草醛的质量摩尔比为(0.5～25)mg﹕1mmol；
和/或，所述氢气的压力为0.1～3MPa；
和/或，所述催化加氢的反应温度为20～80℃；所述催化加氢的反应时间为0.5～3h；
和/或，所述香草醛与所述水的用量比例为1mmol﹕(5～15)mL。
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