[发明专利]树枝状纳米钯催化剂的制备方法及在电化学半加氢中应用

说明书

本发明公开了树枝状纳米钯催化剂的制备方法及在电化学半加氢中应用。本发明制备方法是：将乙酰丙酮钯、乙酰丙酮铁与抗坏血酸加入油胺中，搅拌均匀得到混合溶液；将混合溶液在70～90℃下反应8～12小时，将产物用正己烷和无水乙醇交替洗涤，得到所述催化剂。本发明制得的树枝状纳米钯催化剂用于含碳碳叁键的反应物的电化学半加氢反应。本发明将钯催化剂制成树枝状结构，对表界面结构进行优化，既能提高贵金属原子的利用率，又能改善催化剂的活性、选择性、法拉第效率和稳定性，用于碳碳叁键电化学半加氢反应具有良好的催化效率，并能将碳碳叁键的反应物的电化学半加氢控制在半氢化而非过氢化，得到高选择性和高法拉第效率。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种树枝状纳米钯催化剂的制备方法及在电化学半加氢中应用。

背景技术

在通电的情况下，利用电驱动对含碳碳叁键的化合物进行加氢是一种电化学有机合成方法。将可再生的电能转化为具有高价值的化学品，在可持续能源经济中发挥重要作用。电化学氢化直接利用电解氢，使具有不饱和碳碳叁键的化合物形成新的碳氢键。与传统的热化学方法相比较，电驱动有机加氢反应工艺简单、条件温和、能耗少，通过调节电解条件控制反应，并且直接利用廉价电力，无需使用高毒性的氧化还原试剂，具有高能效的潜力。现今，全球大力提倡可持续发展、节约资源，因此，利用电驱动有机加氢反应进行有机物合成尤为重要。

对于含有碳碳叁键的不饱和有机物的加氢反应而言，反应的进程为从碳碳叁键半氢化至碳碳双键，再过氢化至碳碳单键。含有碳碳双键的化合物往往是化工中间体，由碳碳叁键的化合物催化加氢至碳碳双键化合物具有更大的意义，因此需要制备催化剂使碳碳叁键不饱和化合物的催化加氢反应能够在拥有高转化率的同时保持对含有碳碳双键产物高选择性。贵金属元素常常被选择作为催化剂，其能提供更高更快的转化率。但贵金属的应用存在一个较大的挑战，贵金属在地壳中的丰度较低，价格高昂，因此，如何提高贵金属的利用率变成为了广泛研究的热点。从对催化剂的表界面结构和电子结构进行设计，可以达到这一目的。如将催化剂制备成为树枝状结构，暴露更多的活性位点，从而使催化活性更高。

发明内容

本发明的一个目的是为了克服贵金属在地壳中的丰度较低，价格高昂的缺点，提供一种树枝状纳米钯催化剂的制备方法，通过对催化剂的表界面结构和电子结构进行改进，既能提高贵金属原子的利用率，又能改善催化剂的稳定性和活性。

本发明制备方法具体是：

(1)将乙酰丙酮钯、乙酰丙酮铁、抗坏血酸加入油胺中，超声均匀后得到混合溶液；

每升油胺加入1.5～2.5克乙酰丙酮钯、1.0～4.0克乙酰丙酮铁、7.0～9.0克抗坏血酸；超声时间为10～30分钟；

(2)将混合溶液在油浴中反应后，将反应产物用无水乙醇和正己烷交替洗涤1～3次，得到树枝状纳米钯催化剂；反应温度为70～90℃，反应时间为8～12小时。

本发明以乙酰丙酮钯和乙酰丙酮铁作为前驱体，油胺作为还原剂和溶剂，抗坏血酸作为还原剂，制备得到树枝状纳米钯催化剂。反应后得到的树枝状纳米钯催化剂表面会有油胺附着，通过正己烷和无水乙醇的交替洗涤可以除去树枝状纳米钯催化剂表面的油胺，避免油胺附着在催化剂表面导致催化剂中毒，使活性位点裸露出来。本发明中制得的催化剂为树枝状纳米钯，树枝状结构使活性位点暴露更多，使树枝状纳米钯催化剂相较于商业钯碳具有更高的催化活性，并可以有效提高催化剂的稳定性。本发明树枝状钯催化剂用于碳碳叁键电化学半加氢反应具有良好的催化效率，并且具有对碳碳双键产物的高选择性。

本发明的另一个目的是提供树枝状纳米钯催化剂在电化学半加氢反应中的应用。

具体应用方法为：

(A).将树枝状纳米钯催化剂制成工作电极；