[发明专利]一种碱性位点高分散、耐流失的单原子固体碱催化剂的制备方法和产品及其应用

说明书

本发明公开了一种碱性位点高分散、耐流失的单原子固体碱催化剂的制备方法和产品及其应用，该单原子固体碱催化剂以多孔碳材料、氧化物、金属有机骨架材料为载体，通过浸渍和热处理等方法制备得到，可在温和条件下催化碱催化反应。本发明的单原子固体碱催化剂，其是由不同载体材料及碱性组分构成，所述的碱性组分由碱前驱体引入，碱前驱体与载体材料的质量比为0.02～0.15:1，碱性位点在载体材料上的单分散，显著提高了活性位的利用率及催化活性。同时，碱性位和载体间的相互作用力使其牢固的锚定于载体表面，减少了活性位点的流失，延长了催化剂的使用寿命。

技术领域

本发明属于固体碱催化剂技术领域，具体涉及到一种碱性位点高分散、耐流失的单原子固体碱催化剂的制备方法和产品及其应用。

背景技术

化工领域各种环境友好型工艺的开发和应用取得了很好的成效，其中，用固体碱催化剂代替液体碱催化剂的化工生产工艺备受重视。与目前化工行业的传统液体碱催化剂相比，固体碱催化剂具有易于和反应液分离、反应条件温和、活性高和容易循环使用等优点。从实际化工生产的角度来看，固体碱催化剂对设备的腐蚀性小，增强了生产的连续性，简化了生产流程，有望成为新的环境友好型催化剂。

虽然固体碱催化剂有诸多优点，但是目前报道的固体碱催化剂存在碱性位易聚集(导致活性位利用率低)、碱性位点易流失(导致循环稳定性差)等问题。这些问题的存在，大大限制了固体碱催化剂工业化的应用。

因此，本领域亟需一种碱性位高分散、耐流失的单原子固体碱催化剂的制备方法及其产品，以扩大固体碱催化剂在工业化中的应用。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种碱性位点高分散、耐流失的单原子固体碱催化剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种碱性位点高分散、耐流失的单原子固体碱催化剂的制备方法，包括，

称取碱前驱体溶解在溶剂中，在搅拌状态下加入载体材料，室温下搅拌均匀，水浴蒸干，并在烘箱中烘干，得预处理后样品；

将预处理后样品在惰性气体氛围中焙烧活化，使碱前驱体转化为碱性位点，即得到单原子固体碱催化剂；

其中，碱前驱体与载体材料的质量比为0.02～0.15:1。

作为本发明所述碱性位点高分散、耐流失的单原子固体碱催化剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述碱前驱体为碱金属或碱土金属对应的硝酸盐、氯化物、碳酸盐或者醋酸盐的一种或几种。

作为本发明所述碱性位点高分散、耐流失的单原子固体碱催化剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述载体材料包括多孔碳材料、氧化物、金属有机骨架材料的一种或几种。

作为本发明所述碱性位点高分散、耐流失的单原子固体碱催化剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述多孔碳材料载体为单层石墨烯、多层石墨烯、介孔碳、活性炭、氮掺杂碳的一种或几种；所述氧化物包括Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、ZrO₂、CeO₂、CaO、ZnO或MgO的一种或几种；所述金属有机骨架材料是以金属离子或者团簇为中心，由多官能团有机配体构筑而成，包括ZIF-7、ZIF-8、PCN-13、PCN-14、PCN-11、MIL-100、MIL-101、MIL-53、MIL-47、MIL-96、MIL-110或MIL-68的一种或几种。