[发明专利]贵金属/介孔碳催化剂的制备方法、由此获得的催化剂及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂制备领域，特别是一种用于有机偶联反应的高活性纳米贵金属/介孔碳催化剂的制备方法、由此获得的催化剂及其用途。

背景技术

在工业生产中Pd/C是最常用的负载型贵金属催化剂之一，由于钯具有较强的活性，故常用于加氢、氢解、偶联、燃料电池的氢储备、电催化氧化等反应中。

随着相关产业的不断发展，目前常用的商业Pd/C催化剂在活性、稳定性、分散性、颗粒尺寸分布等方面的不足较大地限制了其应用，尤其钯流失严重不仅增加了催化剂成本，而且还增加了污水处理的难度。

有鉴于此，本发明用介孔碳CMK-3替换传统载体，在显著提高钯纳米颗粒的活性、稳定性、分散性和尺寸均一性，降低钯流失量的同时，还为一些异构择型反应提供了可能。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，一方面，本发明提供一种纳米贵金属/介孔碳催化剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将选自钯、铑、钌或其任意组合的贵金属前驱体配制成溶液；

(2)将含有贵金属前驱体的溶液加入到介孔碳CMK-3中，然后进行干燥；

(3)将干燥后的粉末用容器盛放，放入盛有能够产生氨的物质的器皿中，在30-90℃的温度下在密闭环境中进行水解反应，然后干燥得到固体粉末，所述能够产生氨的物质包括但不限于氨水、碳酸氢铵溶液、亚硫酸铵溶液、尿素溶液、碳酸铵溶液、甲酰胺溶液、乙酰胺溶液；

(4)将所得固体粉末在惰性气氛下进行高温煅烧，得到纳米贵金属/介孔碳催化剂。

值得注意的是，需要采取样品与氨水不接触的方式才能实现发明。另外，氨水的作用是提供碱性湿润气氛，使金属盐预水解，形成碱或者配合物。

在一个优选实施方案中，根据本发明的高分散纳米贵金属/介孔碳催化剂的制备方法的步骤(1)中溶液的浓度范围为0.05摩尔/升～0.2摩尔/升，优选为0.1摩尔/升～0.15摩尔/升，更优选为0.15摩尔/升。优选地，步骤(1)中所述贵金属为钯。本领域技术人员应理解，该溶液的浓度范围并不限于此，只要能够实现本发明即可。

在另一个优选实施方案中，根据本发明的高分散纳米贵金属/介孔碳催化剂的制备方法的步骤(2)中钯的负载量为0.5重量％～20重量％，优选为1重量％～10重量％，更优选为5重量％～8重量％。优选地，步骤(2)中在干燥之前进行搅拌，其中搅拌时间优选为2-20小时、更优选为12小时，并且干燥温度优选为30-80℃、更优选为50℃，干燥时间优选为6小时～36小时。本领域技术人员应理解，钯的负载量并不限于此，只要能够实现本发明即可。

在又一个优选实施方案中，根据本发明的高分散纳米贵金属/介孔碳催化剂的制备方法的步骤(3)中水解反应的时间为1小时～6小时，反应温度优选为60℃。优选地，步骤(3)中干燥温度优选为30-80℃、更优选为50℃，干燥时间优选为6小时～36小时、更优选为12小时。优选地，步骤(3)中能够产生氨的物质优选为氨水。本领域技术人员应理解，步骤(3)中水解反应的时间并不限于此，只要能够实现本发明即可。

在再一个优选实施方案中，根据本发明的高分散纳米贵金属/介孔碳催化剂的制备方法的步骤(4)中煅烧的温度为300℃～600℃。优选地，步骤(4)中煅烧的时间为1小时～10小时，装载固体粉末的器具优选为瓷舟，所述惰性气体优选选自氮气、氦气、氩气或其组合，更优选为氩气。本领域技术人员应理解，煅烧温度、煅烧时间并不限于此，只要能够实现本发明即可。

在又一个优选实施方案中，根据本发明的高分散纳米贵金属/介孔碳催化剂的制备方法的贵金属纳米晶的粒径为0.5纳米～50纳米。本领域技术人员应理解，晶粒尺寸并不限于此，只要能够实现本发明即可。

在再一个优选实施方案中，根据本发明的高分散纳米贵金属/介孔碳催化剂的制备方法，贵金属前驱体包括贵金属的硝酸盐、贵金属的氯化物、贵金属的醋酸盐、乙酰丙酮贵金属化合物、贵金属的氢氧化物、贵金属的硫酸盐，氯贵金属酸的铵盐、碱金属盐，二氯二氨合贵金属、二氯四氨合贵金属中的至少一种，优选为硝酸钯、氯化钯、醋酸钯、乙酰丙酮钯、氢氧化钯、硫酸钯、氯钯酸铵、氯钯酸钾、氯钯酸钠、二氯二氨钯、二氯四氨钯中的至少一种。

在另一个优选实施方案中，根据本发明的高分散纳米贵金属/介孔碳催化剂的制备方法，溶解贵金属前驱体的溶剂包括水、盐酸、苯甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、氯仿中的至少一种。

本领域技术人员应理解，以上所描述的贵金属类型、搅拌时间、干燥温度、惰性气体种类等并不限于此，只要能够实现本发明即可。