[发明专利]一种光催化烯烃异构化的方法及催化剂的制备

说明书

本发明公开了一种光催化烯烃异构化的方法及催化剂的制备，所述光催化的催化剂是以水滑石为光催化剂，通过硫化物修饰得到。本发明通过硫化物敏化了水滑石表面丰富的活性位点，极大的提升了水滑石材料的光生载流子分离速率和电荷传递阻力。因此能够显著增强水滑石的光催化活性，以实现高效光催化异构化。

技术领域

本发明涉光催化技术领域，更具体地，涉及一种光催化烯烃异构化的方法及催化剂的制备。

背景技术

烯烃的异构化反应是指烯烃分子的碳碳双键沿着其碳链发生位置的迁移或者顺反构型的改变，从而产生新的同分异构体。通过异构化反应实现对天然烯烃的改性异构，可以极大的扩展烯烃的种类，以广泛应用于精细化工、药物中间体和石油石化等领域。通过催化的方式能够降低异构化反应活化能并促进反应效率和选择性，因此设计出合理高效的用于烯烃异构化反应的催化剂具有重要意义。目前，工业化应用的烯烃异构化反应催化剂主要是一些强碱类固体催化剂，如钠/氧化铝和氧化镁等。

公开号为CN 108452840A的专利文献，公开了一种介孔分子筛的异构化催化剂，所述催化剂由一定比例的介孔分子筛、氧化铝、镁铝水滑石和/或高岭土粘结剂和一定质量比的金属活性组分组成，该催化剂活性高、抗积碳性能好，并抑制了烃类裂化等副反应，实现了高选择性的正辛烷异构化。

公开号为CN 108997075A的专利文献，公开了一种异丙烯异构化的方法及催化剂的制备，所述催化剂以类水滑石被烧产物为载体，通过负载一定质量比的铂类金属得到具有金属活性位点和碱催化中心的双功能催化剂。该制备方法简单、成本低，正丁烯的收率最大达47.28％。

然而，传统的碱催化烯烃异构化反应过程中需要耗费大量能量，且工艺路线长，在规模生产时难以实现经济性和实用性的平衡。而通过光催化烯烃异构化为传统的碱催化提供了一种温和节能的方式。太阳能作为一种清洁绿色的可持续能源，被广泛应用于光催化二氧化碳还原(J.Am.Chem.Soc.,2019,141,7615-7621)和光解水(Angew.Chem.Int.Ed.,2018)等领域，并有少量文献报道了通过贵金属负载型材料光催化异构化的过程(如ACSCatal.2017,7,250-255，Chem.Rev.2015,115,5462-5569)。然而，现存的光催化异构化体系仍然存在以下问题：如催化剂的光响应范围局限于紫外光区域，且现有催化异构化体系往往需要高温高压条件，并负载贵金属辅助催化，因而限制了其经济性；且现有催化剂的催化选择性差。因此，如何通过温和的反应条件、成本低的光催化流程代替热催化以有效降低光催化异构化成本、并缓解不可持续能源的紧缺成为亟待解决的技术问题。

发明内容

为了改善上述技术问题，本发明的目的是提供一种复合材料及其用于光催化烯烃异构化的催化剂的制备。该催化剂是以水滑石为光催化剂，通过硫化镉修饰以增强其光催化活性，实现高效光催化异构化。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种复合材料，包括水滑石及负载于水滑石上的硫化物。

根据本发明的实施方案，所述水滑石包括镍铝水滑石、镍铁水滑石、钴铝水滑石和钴铁水滑石中的至少一种，优选为镍铝水滑石。

根据本发明的实施方案，所述硫化物可以为硫化镉、硫化钼和硫化镍等中的至少一种，优选为硫化镉。

根据本发明的实施方案，所述水滑石基复合材料中，硫化物与水滑石的质量比为2:1～1:10，示例为2:1、1:1、1:1.25、1:2、1:4、1:6、1:8、1:10。

根据本发明的实施方案，所述水滑石可以为多种形状，例如为片状、块状、花状，三维尺寸例如可以为1-300nm；例如长、宽在100-300nm左右，厚度在8-20nm左右，或者长、宽在10-40nm，厚度在1-5nm。

根据本发明的实施方案，所述硫化物为量子点结构，尺寸在2-10nm左右，例如在4-8nm左右。