[发明专利]一种钴/碳化钼纳米催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开一种钴/碳化钼纳米催化剂及其制备方法与应用。(1)取钴源并将其溶解，得到溶液A；(2)取钼源并将其溶解，得到溶液B；(3)将溶液A加入溶液B中，然后加热反应，过滤，洗涤，干燥，得到预产物；(4)将预产物研磨，研磨后在甲烷和氢气混合气氛下分别进行三次碳化反应，然后冷却得到钴/碳化钼纳米催化剂。应用：将钴/碳化钼纳米催化剂用于硝基苯加氢反应中。本发明制备方法简单，条件易于控制，原料易得，合成路线简单，原子经济效率高，为可控性合成钴/碳化钼催化剂奠定了基础，将本发明的钴/碳化钼纳米催化剂用于硝基苯加氢反应中，催化剂的转化率和选择性高，在工业催化剂和精细化工品合成领域中具有较大的应用潜力。

技术领域

本发明涉及精细化工品有机合成技术领域，具体涉及一种钴/碳化钼纳米催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

苯胺在医药、聚合物、染料、农药等行业有着广泛应用，除了传统的次硫酸钠、水合肼等还原剂外，氢气作为清洁、高效的还原剂正逐步受到重视。然而，硝基苯加氢反应通常面临着目标产物选择性低，副产物(亚硝基苯、羟基苯胺等)的生成问题。基于此背景下，合成高选择性和高活性的硝基苯催化剂成为研究的热点。

在传统合成过程中，如Au、Pt[T.Su et.al.,ACS Catal.,11(2016)7844-7854；G.Bond et.al.,Catal.Rev.41(1999),319-388]，是已知的硝基苯加氢反应高效催化剂，具有较高的活性和氮气选择性。然而，价格昂贵、资源分布少及热稳定性差等因素阻碍了其大规模的应用。非贵金属催化剂是贵金属的理想替代品，因为它们成本低廉且易于获得。尤其是过渡金属铁、钴及镍[H.Wei et.al.,Nat.Commun.5(2014)5634-5642；Tan,Yuan,etal.Angewandte Chemie 56.10(2017):2709-2713]在硝基苯高效加氢反应中展现出巨大潜力。

碳化钼由于其独特的电子结构，在加氢反应中作为载体活化金属，对反应的活性及稳定性都有很大的促进作用(B.M.Wyvratt et.al.,ACS Catal.6(2016),5797-5806)，金属钴通常作为有机化合物的氢化催化剂，可用于醛酮等含有不饱和键化合物的氢化还原反应，可作为有效的加氢反应催化剂。目前主要利用液相还原法或者沉积法将钴负载在载体，如碳化钼上，此方法中钴组分会在合成过程中流失，合成路线无法达到原子经济性，而且碳化钼载体和钴之间的金属与载体相互作用较弱，导致其在反应中活性欠佳。

基于上述问题，本发明旨在提供一种原位合成钴/碳化钼催化剂、制备方法及应用，以解决上述技术问题，并达到对实际工业催化剂需求和化工精细合成做出进一步贡献的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钴/碳化钼纳米催化剂的制备方法，本发明的制备方法，操作步骤简单，制备条件易于控制，原材料易得，合成路线简单，原位合成且原子经济效率高，为可控性合成钴/碳化钼催化剂奠定了基础；通过本发明制备方法合成的钴/碳化钼纳米催化剂，具有形貌均匀，结构稳定，催化反应性能优异等特点；本发明所制备的钴/碳化钼纳米催化剂可用作硝基苯加氢反应的催化剂，在工业催化剂和精细化工品合成领域中具有较大的应用潜力。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种钴/碳化钼纳米催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)取钴源并将其溶解，得到溶液A；

(2)取钼源并将其溶解，得到溶液B；

(3)将所述溶液A加入所述溶液B中，然后加热反应，反应后过滤，洗涤，干燥，得到预产物；

(4)将所述预产物研磨，研磨后在甲烷和氢气混合气氛下分别进行三次碳化反应，然后冷却得到钴/碳化钼纳米催化剂。