[发明专利]氮掺杂活性炭负载贵金属催化剂及其应用

权利要求书

1.一种氮掺杂活性炭负载贵金属催化剂，所述催化剂由载体和活性组分组成，所述载体为氮掺杂的活性炭，所述活性组分为钯、铂、铑、钌、铱中的一种；基于载体的质量，所述活性组分的负载量不高于15wt％；

所述的氮掺杂活性炭负载贵金属催化剂通过如下方法制备：

(1)氮掺杂活性炭的制备：

(1-a)活性炭预处理：将活性炭经0.1～5.0wt％的酸溶液浸泡煮沸1～4h，再在氧化性试剂中搅拌回流，最后用去离子水洗涤至滤液呈中性，烘干备用；所述氧化性试剂为双氧水或硝酸；

(1-b)氮源溶液配制：将含氮有机物溶解在25-95℃的溶剂A中，充分搅拌至混合均匀，得到氮源溶液；所述含氮有机物是双氰胺、乙二胺、尿素和丙氨酸中的一种或几种，溶剂A是去离子水、乙醇或乙醇水溶液；

(1-c)活性炭浆液的配制：在搅拌状态下，向步骤(1-b)制得的氮源溶液中加入经步骤(1-a)预处理后的活性炭，使氮源溶液中的氮元素与活性炭质量比为0.1～10：1，超声处理10～50min，打浆1～24h，得到活性炭浆液；

(1-d)水热处理过程：将上述活性炭浆液转移至水热釜当中，充入空气或者惰性气氛后封闭，于80-300℃进行水热处理，水热处理完毕得到的浆液，经洗涤、真空干燥得到氮掺杂活性炭；

(2)活性组分的负载：将氮掺杂活性炭加入溶剂B后配制成浆液，溶剂B为去离子水或乙醇水溶液，搅拌下于30-90℃加入酸溶液调节pH值至<1.5，然后调整温度至30～80℃后滴入活性组分对应的金属盐溶液，滴毕搅拌0.5～12h，再于25～55℃加碱液调pH值至7.5～10，继续恒温搅拌0.5～3h，最后洗涤，干燥，得到氮掺杂活性炭负载贵金属催化剂。

2.如权利要求1所述的氮掺杂活性炭负载贵金属催化剂，其特征在于：所述活性组分为钯、铂或铑。

3.如权利要求1所述的氮掺杂活性炭负载贵金属催化剂，其特征在于：所述活性组分的负载量为0.1～10.0wt％。

4.如权利要求1～3之一所述的氮掺杂活性炭负载贵金属催化剂，其特征在于：步骤(1-a)中，所述活性炭为粉末状活性炭，灰分为0.01wt％～6.0wt％；比表面积为500～2000m²/g；目数在150～1000目之间；材质为椰壳或木质。

5.如权利要求1～3之一所述的氮掺杂活性炭负载贵金属催化剂，其特征在于：步骤(1-a)中，所述的酸为盐酸、醋酸或甲酸；所述酸溶液与活性炭的投料体积质量比为5～30mL/g。

6.如权利要求1～3之一所述的氮掺杂活性炭负载贵金属催化剂，其特征在于：步骤(1-a)中，所述的双氧水的浓度为15～45wt％，硝酸的浓度为10～40wt％；氧化性试剂与活性炭的投料体积质量比为3.5～45mL/g。

7.如权利要求1～3之一所述的氮掺杂活性炭负载贵金属催化剂，其特征在于：步骤(1-c)中，超声处理温度为25～75℃，打浆温度为25～95℃。

8.如权利要求1～3之一所述的氮掺杂活性炭负载贵金属催化剂，其特征在于：步骤(1-d)中，水热处理温度为120～250℃，处理时间为2～24h。

9.如权利要求1～3之一所述的氮掺杂活性炭负载贵金属催化剂，其特征在于：步骤(2)中，滴加速率为1～50滴/10min。

10.如权利要求1所述的氮掺杂活性炭负载贵金属催化剂在式(I)所示的含有烷基的卤代芳香硝基化合物催化加氢还原制备式(II)所示的含有烷基的卤代芳香氨基化合物的反应中的应用；

式(I)或(II)中，Rn表示苯环上的一个或多个烷基取代基，其中n代表烷基取代基的个数，n＝1、2、3或4，R表示烷基取代基，每个烷基取代基各自独立为C1～C3烷基；Xm表示苯环上的一个或多个卤素取代基，其中m代表卤素取代基的个数，m＝1或2，X表示卤素取代基；p代表苯环上氨基的个数，p＝0或1；并且m+n+p≤5。