1.一种碳包覆氮化铜纳米线催化剂电催化加氢制取2,5-呋喃二甲醇的方法,其特征在于以H型电解槽作为反应器,以恒电流仪控制电压和电流,所述H型电解槽中间由阳离子交换膜隔开形成阴极室和阳极室,铂片为阳极室电极,0.1-2.0mol/L的酸性溶液作为阳极液;
碳包覆氮化铜纳米线催化剂为阴极室电极,反应底物5-羟甲基糠醛溶解在0.1-2.0mol/L的酸性溶液中作为阴极液,在温度为25-80℃、电流为10-100mA、槽电压为1-10V的条件下进行电催化加氢反应,反应时间1-5h,反应结束后,阴极室内的反应液冷却并用有机溶剂萃取,有机相常压精馏得2,5-呋喃二甲醇,其反应方程式如下:
2.根据权利要求1所述的一种碳包覆氮化铜纳米线催化剂电催化加氢制取2,5-呋喃二甲醇的方法,其特征在于阴极室和阳极室容积均为10-50mL,优选容积为10-20mL。
3.根据权利要求1所述的一种碳包覆氮化铜纳米线催化剂电催化加氢制取2,5-呋喃二甲醇的方法,其特征在于阴极液的体积用量以5-羟甲基糠醛物质的量计为5-50mmol/L,优选为10-30mmol/L。
4.根据权利要求1所述的一种碳包覆氮化铜纳米线催化剂电催化加氢制取2,5-呋喃二甲醇的方法,其特征在于酸性溶液为硫酸溶液、高氯酸溶液、硝酸溶液或盐酸溶液,优选为硫酸溶液,酸性溶液的浓度为0.1-1.0mol/L。
5.根据权利要求1所述的一种碳包覆氮化铜纳米线催化剂电催化加氢制取2,5-呋喃二甲醇的方法,其特征在于电催化加氢反应电流为10-50mA,槽电压为1-7V,反应温度为25-50℃,反应时间为1-3h。
6.根据权利要求1所述的一种碳包覆氮化铜纳米线催化剂电催化加氢制取2,5-呋喃二甲醇的方法,其特征在于萃取用有机溶剂为二氯甲烷、乙醚、氯仿或乙酸乙酯。
7.根据权利要求1所述的一种碳包覆氮化铜纳米线催化剂电催化加氢制取2,5-呋喃二甲醇的方法,其特征在于所述碳包覆氮化铜纳米线催化剂制备方法包括如下步骤:
1)预处理泡沫铜载体,所述泡沫铜载体大小为1×1cm-5×5cm,优选为2cm×2cm;
2)将碱溶解在水中配成浓度为1-10mol/L碱溶液,所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钡,优选为氢氧化钠,碱的浓度优选为2-5mol/L;
3)将过硫酸铵溶解在水中配成浓度为0.1-1.0mol/L的过硫酸铵溶液,所述过硫酸铵溶液的浓度优选为0.1-0.5mol/L;
4)按照体积比为1:1,分别取步骤2)所得的碱溶液和步骤3)所得的过硫酸铵溶液混合,搅拌至溶液澄清得混合溶液;
5)将步骤1)的泡沫铜载体加到步骤4)得到的混合溶液中反应30分钟,泡沫铜由橘黄色变为蓝色,得到前驱体催化剂氢氧化铜,记为Cu(OH)2/CF催化剂,CF表示的是泡沫铜;
6)将步骤5)中的前驱体催化剂氢氧化铜在葡萄糖溶液中浸渍10-30小时,再在60℃下真空干燥,得到碳包覆的催化剂,记为C@Cu(OH)2/CF催化剂;
7)将步骤6)中干燥后的碳包覆催化剂置于管式炉内,在氨气下焙烧,焙烧温度为200-
500℃,焙烧时间为1-3h,焙烧结束后即得到碳包覆氮化铜纳米线催化剂,记为NC@CuN/CF催化剂。
8.根据权利要求7所述的一种碳包覆氮化铜纳米线催化剂电催化加氢制取2,5-呋喃二甲醇的方法,其特征在于预处理泡沫铜载体的具体过程为:在酸性条件下超声10分钟,再分别用丙酮、乙醇和水中超声30分钟,最后用水洗干净,干燥。
9.根据权利要求7所述的一种碳包覆氮化铜纳米线催化剂电催化加氢制取2,5-呋喃二甲醇的方法,其特征在于步骤6)中的葡萄糖溶液的浓度为0.1-0.5mol/L,优选浓度为
0.1mol/L,在葡萄糖溶液中的浸渍时间为24小时。