[發(fā)明專利]用于芳香環(huán)加氫的雙金屬海膽型催化劑及其制法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410708625.3
• 申請(qǐng)日: 2014-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN104475107A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫予罕;祝艷;余璐靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海高等研究院
• 主分類號(hào): B01J23/755
• 分類號(hào): B01J23/755;C07C5/10;C07C13/18
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 高月紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種催化劑及其制法和應(yīng)用，特別是涉及一種用于芳香環(huán)加氫的雙金屬海膽型催化劑及其制法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

納米材料因其獨(dú)特的體積效應(yīng)、表面效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)，有著與塊體材料不同的電、光、力、磁等性能。而這些方面的應(yīng)用與納米材料的尺寸和形狀密切相關(guān)。近年來，隨著納米技術(shù)的發(fā)展，形貌可控的納米材料因?yàn)槠洫?dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，越來越受到各個(gè)學(xué)科研究者們的關(guān)注。所謂形貌就是包括了兩個(gè)方面：尺寸和形狀。眾所周知，當(dāng)材料的尺寸小到一定的程度的時(shí)候，其一些物理參數(shù)會(huì)發(fā)生變化；而形狀均一的納米材料往往能暴露具有相同晶面指數(shù)的表面，這樣就可以獲得可知的表面特性。大量研究表明，納米材料的結(jié)構(gòu)和其性能之間有著密切的內(nèi)在聯(lián)系，研究納米材料的形貌可控合成對(duì)于納米材料的本質(zhì)理解和擴(kuò)寬其應(yīng)用領(lǐng)域具有重要意義。例如在催化研究領(lǐng)域，理解催化劑表面結(jié)構(gòu)與其催化反應(yīng)性能之間的關(guān)系，對(duì)設(shè)計(jì)和開發(fā)高效催化劑具有重要的指導(dǎo)意義，以結(jié)構(gòu)規(guī)整的金屬納米材料為模型催化劑開展表面結(jié)構(gòu)-催化性能關(guān)系和催化反應(yīng)機(jī)理的研究是實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的途徑。

在材料科學(xué)中，通過混合兩種不同的金屬而形成合金可以使金屬產(chǎn)生一些新的性質(zhì)，形成雙金屬材料。與單金屬比較，在材料的組成與結(jié)構(gòu)研究方面，雙金屬復(fù)合納米顆粒具有獨(dú)特的光學(xué)、催化和磁性等性質(zhì)，這是由于形成顆粒的兩種金屬協(xié)同作用的結(jié)果。由于存在著各種各樣的組合，所以雙金屬催化劑的開發(fā)具有巨大的潛力。加入的第二種金屬可以是貴金屬或過渡輕金屬。絕大多數(shù)制備單金屬的方法都可以用來制備雙金屬。由于雙金屬納米材料的性能與其形貌密切相關(guān)，所以要實(shí)現(xiàn)這些獨(dú)特的性能或者獲得性能更好的金屬納米材料，首先必須實(shí)現(xiàn)材料形貌的可控合成。但制備尺寸和形貌(尤其是新穎形狀)可控的納米粒子和納米結(jié)構(gòu)是一個(gè)的難題并極具挑戰(zhàn)。已經(jīng)報(bào)道的控制合成的雙金屬納米粒子主要集中于貴金屬與貴金屬領(lǐng)域，如Au-Ag、Pt-Pd、Ag-Pd等這些金屬多屬于Ⅷ族(鉑、鈀、鎳)和IB族金屬(金、銀)。貴金屬與非貴金屬組成的雙金屬材料也有相關(guān)研究報(bào)道，如Pt-Ni、Ag-Ni、Pd-Cu等，而非貴金屬與非貴金屬合成的雙金屬納米材料則研究較少(如Ni-Co、Ni-Fe、Fe-Cu)，這主要由于此類金屬較不穩(wěn)定、易團(tuán)聚。

近年來，雙金屬納米催化材料由于在提高催化活性和選擇性等方面的重要作用而受到普遍關(guān)注，圍繞雙金屬的材料組成、微觀結(jié)構(gòu)等因素進(jìn)行調(diào)控合成制備不同的雙金屬材料，研究上述不同的雙金屬材料在不同催化反應(yīng)中的表現(xiàn)，試圖尋找具有更高活性、選擇性和穩(wěn)定性的催化劑材料，并且嘗試探索新的催化反應(yīng)和催化反應(yīng)機(jī)理也成為研究的熱點(diǎn)問題。毫無疑問，研究鎳基雙金屬材料的形貌可控合成具有重要的學(xué)術(shù)意義和工業(yè)價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于芳香環(huán)加氫的雙金屬海膽型催化劑及其制法和應(yīng)用。本發(fā)明制備催化劑的方法是一種液相還原法制備形貌可控的海膽型納米雙金屬材料的方法，該方法通過在堿性條件下并在乙二醇體系中水合肼還原制得海膽型雙金屬，而且該方法操作簡單，反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)產(chǎn)物形貌可控且穩(wěn)定，具有良好的應(yīng)用前景。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的用于芳香環(huán)加氫的雙金屬海膽型催化劑，其是通過下述方法制備得到的：

將鎳源和鈷源溶解于溶劑中，制備成溶液A；

在堿性條件下，在溶液A中添加還原劑，并在密閉條件下，進(jìn)行水浴加熱處理，得到雙金屬海膽型催化劑。

所述鎳源包括：含鎳的鹽；優(yōu)選為二價(jià)鎳鹽，如該二價(jià)鎳鹽包括：氯化鎳、硫酸鎳或乙酸鎳中的一種或多種；更優(yōu)選為乙酸鎳(如Ni(Ac)₂·4H₂O等)。

所述鈷源包括：含鈷的鹽；優(yōu)選為二價(jià)鈷鹽，如該二價(jià)鈷鹽包括：氯化鈷、硫酸鈷或乙酸鈷中的一種或多種；優(yōu)選為乙酸鈷(如Co(Ac)₂·4H₂O等)。

所述溶劑包括：一元醇或二元醇中的一種或多種；其中，一元醇包括：乙醇；二元醇包括：乙二醇；優(yōu)選地，該溶劑為乙二醇。

所述堿性條件中的堿包括：無機(jī)堿；其中，該無機(jī)堿包括Na₂CO₃或NaOH中的一種或其混合物；優(yōu)選為NaOH。

所述還原劑包括：水合肼或硼氫化鈉；優(yōu)選為水合肼。

所述催化劑是一種具有海膽型結(jié)構(gòu)的雙金屬鎳鈷納米催化劑，該催化劑的粒徑為300～600納米。

另外，本發(fā)明提供一種用于芳香環(huán)加氫的雙金屬海膽型催化劑的制備方法，包括步驟：

1)反應(yīng)液的制備