磁性纳米材料负载钌催化剂及其在催化5-羟甲基糠醛制备2,5-二甲基呋喃中的应用
随着化石资源的日益枯竭以及全球温室气体排放量的不断攀升，由可再生的生物 质资源生产高附加值的燃料受到了广泛的关注，成为当前科学研究的热点领域。 2,5_二甲基呋喃（DMF)是一种非常有前景的可再生液体生物质燃料，与乙醇相 t匕，具有能量密度高，沸点高，防爆性能好等特点。目前DMF主要是通过催化氢化5-羟甲基糠醛（HMF)制备得到。例如 Roman-Leshkov等在双相体系中首先使用盐酸催化果糖生成HMF，然后使用Cu :Ru/C催化 剂催化转化 5-HMF 生成 DMF，其中 DMF 产率为 79 % (Nature [J]，2007, 447:982 〜986)。 Rauchfuss等以甲酸作为酸和氢源，以钯碳（Pd/C)作为催化剂将果糖一锅法催化转化成 DMF，产率为 51% (Angew. Chem. Int. Ed[J]• 2010, 49, 6616 〜6618.)。最近Hu，L等发现，以Ru/C作为催化剂，以分子氢作为氢源，200°C反应 2h后催化HMF转化生成DMF的最高产率可以达到94. 7%，且HMF的转化率可以达 至IJ 100%。且该催化剂可以回收利用三次而催化活性几乎不会下降（IndEng. Chem. Res [J]• 2014, 53, 3056-3064)。然而，现有技术所公开的制备DMF方法中大部分都使用了贵金属催化剂，且催化 剂回收不便，不利于大规模生产。
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种磁性纳米材料负载钌 (Fe3O 4IgC-Ru)催化剂及其在催化5-羟甲基糠醛制备2, 5-二甲基呋喃中的应用，其中，催化 剂的载体磁性纳米材料为碳包裹Fe3O4的核壳型磁性纳米材料，简称为Fe 304@C，Fe3O4OC可 按照现有技术进行制备。技术方案如下：
(1)、将FeCl3 • 6H20、聚乙烯吡咯烷酮和醋酸钠加入到乙二醇中，通过溶剂热反应 制得Fe3O 4纳米材料。
(2)、将步骤（1)所制得的Fe3O4纳米材料与葡萄糖进行溶剂化反应得到Fe 304@C。
(3)、将步骤（2)所制得的Fe3O4OC超声（超声时间为0• 5h)分散到乙二醇中，加入 水合三氯化钌RuCl3 • XH2O加热一段时间后后得到Fe3O4OC-Ru催化剂。
与现有技术相比，本发明催化剂及其应用的优点和有益效果在于：1、相对于其它贵金属钯，钼等，本发明所用催化剂的活性组分为价格相对低廉的 金属钌；2、本发明催化剂的活性组分钌负载在磁性碳材料表面，该碳材料表面含有丰富的 富电子基团如羟基、羧基等，可用于稳定钌纳米金属粒子，因此本发明的催化剂稳定性高， 不易失活；3、本发明的催化剂催化活性高，可以在较温和的条件下（常温、常压下）实现催化 氢化生物质平台化合物5-羟甲基糠醛合成生物燃料2, 5-二甲基呋喃；4、本发明的催化剂回收及重复利用操作简单，只需要在外加磁场的作用下，即可 快速地从反应体系中分离出来，不需要过滤、离心等常规的复杂分离方法、而且所回收的催 化剂可循环使用，操作简单。