一种负载型金属催化剂及其合成方法和应用与流程

本发明涉及一种负载型金属催化剂及其合成方法和应用。

背景技术：

1、单原子催化剂是指在载体上活性金属组分以单原子分散的形式存在的一种负载型金属催化剂。“单原子催化”的概念最早由大连化物所的张涛院士和清华大学的李隽教授等2011年共同提出的(nat.chem.,2011,3,634)。近些年，随着对单原子催化剂的不断深入研究，单原子催化已经成为催化领域的前沿研究领域。与传统纳米催化剂相比，在许多氧化还原反应中单原子催化剂都表现出显著不同的活性、选择性与稳定性。

2、目前，单原子催化剂的制备方法主要有共沉淀法、原子层沉积法、浸渍法、逐步还原法、固相熔融法等。共沉淀法是制备纳米金属催化剂的传统方法，可通过沉淀剂调节溶液ph值的方法将各组分进行沉淀从而得到负载型催化剂。张涛等以氯铂酸、硝酸铁为原料，在碳酸钠的碱性溶液中通过共沉淀法制备得到的0.17％pt/feox单原子催化剂，在一氧化碳催化氧化总表现出了良好的催化性能[qiaob.t，et.al，nature chemistry3(8),634-641]。吴宇恩等以硝酸钴、硝酸锌和二甲基咪唑为原料，得到了含锌、钴的mof基前驱体，进一步将其在800℃的高温下载氮气氛围中裂解，得到了负载量4％的钴基单原子材料[yin p.q,et.al，angew.chem.int.ed,2006,55(36)，10800-10805]。纪红兵等采用了一种前驱体雾化制备单原子催化剂的方法，通过将金属盐雾化分散在载体表明后，进行高温焙烧得到不同的单原子负载型催化[cn110479249]。

3、这些制备方法的制备过程较为复杂、制备成本很高、工业化扩产困难等缺点。对活性金属组分而言，这些制备方法表现出了一定的局限性，表现在对金属的组分具有一定的要求，制备工艺通用性较低，同时得到的催化剂负载量较低。因此，开发一种具有良好的通用性、成本低、活性组分含量高的负载型催化剂制备方法具有良好的实用前景。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种利用氯甲基树脂制备金属单原子材料的方法。本发明通过将氯甲基树脂进行功能化后，将金属前驱体进行还原负载，可得到单分散的负载型金属催化剂。本发明的方法整个合成过程简单快速，可通用于不同单原子分散的金属催化剂体系合成。

2、根据本发明的第一方面，本发明提供一种负载型金属催化剂，该催化剂含有：改性氯甲基树脂载体和负载在所述载体上的单质态金属组分，所述改性氯甲基树脂载体和负载在所述载体上的单质态金属组分，所述改性氯甲基树脂载体为含氮和/或硫和/或膦的有机化合物和氯甲基树脂的交联组合物。

3、根据本发明的第二方面，本发明提供本发明所述的催化剂在加氢反应中的应用。

4、根据本发明的第三方面，本发明提供本发明所述的负载型金属催化剂的合成方法，该方法包括：

5、1)将氯甲基树脂分散在第一溶剂中，加入改性剂含氮和/或硫和/或膦的有机化合物，第一加热搅拌后，将得到的固体干燥得到改性树脂；

6、2)将所述改性树脂分散在第二溶剂中，加入金属前驱体，第二加热搅拌后，将得到的固体干燥得到负载型金属催化剂。

7、本发明的单分散的负载型金属催化剂具有制备方法简单、金属通用性好、负载量高、活性高、结构可调的优势。

8、本发明提供能够制备高负载量单原子分散的负载型金属催化剂的合成方法，反应条件温和，具有良好的通用性，可用于合成不同单组分、双组分的单原子高负载量催化剂。

9、本发明的方法制备的催化剂能够用于加氢反应，具体的能够用于甘油氢解制1,2-丙二醇反应中。

技术特征：

1.一种负载型金属催化剂，其特征在于，该催化剂含有：

2.根据权利要求1所述的催化剂，其中，所述含氮和/或硫和/或膦的有机化合物与氯甲基树脂的质量比为0.05-0.4:1，优选为0.1-0.3:1。

3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其中，金属与载体的质量比为0.1-30：100，优选为0.5-20：100，更优选为1-10：100。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的催化剂，其中，

5.权利要求1-4中任意一项所述的催化剂在加氢反应中的应用。

6.一种权利要求1-5中任意一项所述的负载型金属催化剂的合成方法，其特征在于，该方法包括：

7.根据权利要求6所述的合成方法，其中，

8.根据权利要求6或7所述的合成方法，其中，

9.根据权利要求6-8中任意一项所述的合成方法，其中，

10.根据权利要求6-9中任意一项所述的合成方法，其中，

技术总结
本发明提供一种负载型金属催化剂及其应用和合成方法，该方法包括：将氯甲基树脂分散在第一溶剂中，加入改性剂含氮和/或硫和/或膦的有机化合物，第一加热搅拌后，将得到的固体干燥得到改性树脂；将所述改性树脂分散在第二溶剂中，加入金属前驱体，第二加热搅拌后，将得到的固体干燥得到负载型金属催化剂。本发明的单分散的负载型金属催化剂具有制备方法简单、金属通用性好、负载量高、活性高、结构可调的优势。

技术研发人员：戈军伟,何文军,王意
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12