[发明专利]金属Pd与2D半导体杂化纳米结构催化剂催化加氢的方法

说明书

本发明提供一种金属Pd与2D半导体杂化纳米结构催化剂催化加氢的方法。苯乙烯加氢的制备方法包括：在第一溶剂、第一催化剂和第一加氢反应条件下，原料苯乙烯发生加氢反应制备得到乙基苯，第一溶剂为异丙醇、无水甲醇中的至少一种，第一催化剂为Pd/@‑ZrOsubgt;2/subgt;/SBA‑15催化剂；第一加氢反应条件包括：氢气压力为0.3MPa～1.0MPa，反应温度为30℃～40℃，反应时间为20min～50min；其中，第一催化剂中Pd的含量为0.08～1.0wt％，Pd/@‑ZrOsubgt;2/subgt;/SBA‑15催化剂中ZrOsubgt;2/subgt;呈薄膜层，以单层或多层形式平铺在载体SBA‑15分子筛的孔道内，而活性组分Pd则锚定在ZrOsubgt;2/subgt;膜层上。本发明提供的方法在反应条件温和的条件下可以获得100％的苯乙烯苯转化率和乙基苯选择性，具有活性组分Pd负载量少、催化剂用量少、催化效率高等优点。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种金属Pd与2D半导体杂化纳米结构催化剂催化加氢的方法。

背景技术

催化加氢反应是许多工业的核心过程，大约有25％化学过程至少包括催化氢化步骤，作为化学品制造中应用最广泛的反应，加氢反应仍然是催化方面最广泛的研究领域之一。催化加氢反应的产物在化学、医药、食品、涂料和石化材料等多方面应用十分广泛，据统计催化剂在化学过程的应用超过90％。

在加氢反应中，最常用的催化剂主要是为金属直接负载在载体上的传统型金属催化剂，其活性经常受金属颗粒大小、分散度、形貌特征等影响，很难同时达到高的催化活性和选择性。而近些年发展的类氧化物、有机-无机杂化和单原子三类催化剂相比传统金属催化剂具有更高的活性和选择性，单原子催化剂更是具有很高的稳定性，但是仍存在负载量低、单原子易团聚等问题。

发明内容

本发明采用紫外光诱导还原法制备金属Pd与2D非晶半导体杂化纳米结构催化剂Pd/@-ZrO₂/SBA-15和Pd/@-TiO₂/SBA-15，将催化剂Pd/@-ZrO₂/SBA-15应用于苯乙烯加氢和将Pd/@-TiO₂/SBA-15应用于苯甲醛加氢，在反应条件温和的情况下，均获得到100％的转化率和100％的选择性，具有剂Pd载量低、用量少、反应条件温和、催化效率高、环保节能等优点，具有良好的工业应用前景。

为了实现上述目的，本发明提供了一种金属Pd与2D半导体杂化纳米结构催化剂催化苯乙烯加氢制备乙基苯的方法，所述方法包括：在第一溶剂、第一催化剂和第一加氢反应条件下，原料苯乙烯发生加氢反应制备得到乙基苯，所述第一溶剂为异丙醇、无水甲醇中的至少一种，所述第一催化剂为Pd/@-ZrO₂/SBA-15催化剂；所述第一加氢反应条件包括：氢气压力为0.3MPa～1.0MPa，反应温度为30℃～40℃，反应时间为20min～50min；其中，所述第一催化剂中Pd的含量为0.08～1.0wt％，所述Pd/@-ZrO₂/SBA-15催化剂中ZrO₂为2D非晶态半导体膜层，以单层形式或多层形式平铺在载体SBA-15分子筛的孔道内，而活性组分Pd则锚定在ZrO₂膜层上。

在一种具体的实施方式，所述Pd/@-ZrO₂/SBA-15催化剂中ZrO₂为2D非晶态半导体膜层，以单层形式平铺在载体SBA-15分子筛的孔道内。

在一种具体的实施方式中，所述Pd/@-ZrO₂/SBA-15催化剂中的Pd与所述苯乙烯的摩尔比为0.013％。

在一种具体的实施方式中，所述氢气压力为0.4MPa，所述反应温度为30℃，所述反应时间为20min。

在一种具体的实施方式中，所述第一催化剂中Pd的含量为0.08～0.2wt％，复合载体ZrO₂/SBA-15中ZrO₂的质量含量为10～15％。