[发明专利]多级孔固体材料限域金属基催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了多级孔固体材料限域金属基催化剂及其制备方法和应用，多级孔固体材料限域金属基催化剂包括：多级孔固体材料和金属氯化物，将不同化学组成和分散状态下的金属组分精准限域于多级孔固体材料的微孔、介孔和大孔孔道中于一体，可显著提高催化剂吸附量；基于载体多孔材料孔道结构多级化、可设计、可调控、可修饰特点，使被限域在不同孔道结构内金属的分散状态，可以通过简单的焙烧温度调变以及离子液体的选择而实现，达到多级孔材料限域金属基催化剂制备；通过其在气体吸附分离、催化加氢、氢卤化领域中的应用，解决了化学和化工领域中的一些关键问题。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，特别涉及一种多级孔固体材料限域金属基催化剂，同时本发明还涉及一种多级孔固体材料限域金属基催化剂的制备方法和应用。

背景技术

在气体吸附分离、催化加氢、氢卤化等重大能源化工领域中，多孔材料负载的贵金属催化剂、非贵金属催化剂应用广泛，其催化性能不仅受催化剂组成和分散状态影响，在很大程度上，活性组分在载体表面的锚定位点，影响金属基催化剂的催化行为，催化剂载体表面的化学环境和孔道结构是丰富且复杂。

金属基催化剂的理性设计是高催化性能触发的先决条件，在催化领域，大量关键技术的开发主要基于活性组分化学组成和分散状态的调控和可控制备，且由于毛细管效应的存在，在多数催化剂中，金属组分在制备过程中，倾向于向微孔孔道富集，并被进一步稳定于微孔结构中；介孔限域的金属基催化剂近些年也被广泛报道，更多的研究中金属在微孔和介孔中均有负载且无明显的区分界限，尤其是在高金属负载量的条件下。但在当下研究中，多级孔材料发达孔道结构于一体的优势几乎被完全忽视，在很大程度上阻碍了催化性能的充分激发。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，构思了一种多级孔固体材料限域金属基催化剂，将不同化学组成和分散状态下的金属组分精准限域于载体中微孔、介孔和大孔孔道中于一体，通过其在气体吸附分离、催化加氢、氢卤化领域中的应用，显著提高催化剂的吸附量；同时，基于载体多孔材料孔道结构多级化、可设计、可调控、可修饰的特点，提出了一种多级孔固体材料限域金属基催化剂的制备方法，解决了化学和化工领域中的一些关键问题。

实现本发明的技术方案之一是：一种多级孔固体材料限域金属基催化剂，其特征是，所述的催化剂包括：多级孔固体材料、金属前驱体M1、M2和M3，所述的金属前驱体M1、M2和M3分别为金属氯化物，在所述多级孔固体材料上有微孔、介孔和大孔，在所述的微孔内限域金属前驱体M1，在所述的介孔内限域金属前驱体M2，在所述的大孔内限域金属前驱体M3，所述的金属前驱体M1、M2和M3相对于多孔固体材料载体的质量负载量为0.1-20wt.％。

进一步，所述的多级孔固体材料为活性炭、碳纳米管、二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛或分子筛。

进一步，所述的金属氯化物为氯化金、氯化钯、氯化钌、氯化铂、氯化铜、氯化铝、氯化铟、氯化汞、氯化铋、氯化铁、氯化锰、氯化钡、氯化钙中的一种或多种。

实现本发明的技术方案之二是：一种多级孔固体材料限域金属基催化剂的制备方法，其特征是，它包括以下步骤：

1)在多级孔固体材料的微孔内限域金属前驱体M1：