[發明專利]富勒烯衍生物/鈀的納米顆粒薄膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201610151440.6
• 申請日: 2016-03-15
• 公開（公告）號: CN105728039B
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 黃飛;魏先文
• 申請（專利權）人: 黃山學院
• 主分類號: B01J31/02
• 分類號: B01J31/02;B01J35/06;C25D9/02;C25D3/50;C07C211/46;C07C209/36
• 代理公司: 北京智橋聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11560
• 代理人: 張曉煜

本發明公開了一種制備富勒烯衍生物/鈀的納米顆粒薄膜的方法，包括如下步驟：1)合成富勒烯衍生物；2)溶劑法制備富勒烯衍生物的納米顆粒；3)沉積法制備富勒烯衍生物納米顆粒的薄膜；4)電鍍法制備富勒烯衍生物/鈀的納米顆粒薄膜。此外，本發明還公開了通過前述的制備方法所制備的富勒烯衍生物/鈀的納米顆粒薄膜及其作為催化劑在催化氫化反應中的應用。本發明的納米顆粒薄膜表面活性中心均處于納米尺度，且粒度分布均勻；同時，富勒烯衍生物形成的納米顆粒薄膜不僅構成了鈀納米顆粒的直接載體，富勒烯衍生物良好的表面性質也對鈀活性中心產生了良好的促進作用。最終使得此類納米顆粒薄膜用作催化氫化的催化劑時，大大改善了現有載體鈀催化劑存在的催化活性不高、反應轉化率不高和產物選擇性不高的問題。

技術領域

本發明屬于納米技術領域，涉及一種復合薄膜材料，尤其是涉及一種富勒烯衍生物/鈀的納米顆粒薄膜及其制備方法和應用。

背景技術

在有機催化氫化反應中，具有較高催化活性的氫化催化劑是反應的關鍵。目前工業上常用的氫化催化劑包括低壓氫化催化劑和高壓氫化催化劑，這些催化劑多是非均相催化劑，尤其是載體化非均相催化劑。例如，在硝基苯還原為苯胺的催化氫化反應中，常用的催化劑是載體鈀。這些催化劑在催化活性、反應轉化率和產物選擇性等方面具有一定優勢，同時具有合成過程簡單，原料成本低等特點，是現階段非均相催化劑研究的主要方向。

對于載體鈀催化劑而言，活性炭、椰殼、煤質碳、人造纖維碳等載體材料均是比較常見的載體。在催化反應中，表面的鈀僅是活性中心，載體起著很大的作用，鈀炭載體對于促進反應物與活性中心的接觸至關重要。此外，鈀的分散度和晶粒大小以及鈀與載體之間的相互作用也是影響催化氫化反應的重要因素。然而，現有的載體鈀催化劑仍然存在著催化活性、反應轉化率和產物選擇性的種種不足，同時，這類催化劑的結構以及催化機理還比較模糊。

近年來，碳納米材料負載金屬催化劑受到大家廣泛關注。這些碳納米材料包括富勒烯、碳納米管和石墨烯等。它們具有強的離域π電子、顯著的共軛效應以及具有良好的導熱性能和力學性能等，在催化過程中有益于提高催化活性、反應轉化率和產物選擇性。然而，使用常規的碳納米材料負載性能不夠理想，仍然不能充分滿足產業需要，需要對材料的結構和組成以及制備工藝進行進一步地改進。研究方向之一就是基于復合薄膜材料，尤其是納米顆粒薄膜的非均相載體催化劑。

針對納米顆粒薄膜的制備工藝，目前存在復合電鍍法、復合化學鍍法及復合電刷鍍等。這些方法在制備工藝上有同有異，各有優劣。復合電鍍法制備復合薄膜材料取得很大的進展，但仍然存在一些問題，研究的難點主要在于復合電鍍中由于碳納米材料在水溶液中沉積極易團聚，而導致鍍層表面粗糙和不均勻，限制了其在復合材料中的增強作用。復合化學鍍法受溶液狀態影響較大，工藝穩定性 和一致性難以令人滿意。電泳沉積是一種新型的薄膜涂層制備方法，沉積條件溫和，一般在常溫下即可進行；所需設備簡單，成本低。它通過調節電壓或電流，易于對沉積速率以及涂層的微觀結構進行控制；沉積過程是一個非直線過程，適于形狀復雜，表面多孔的多種基材。對納米顆粒薄膜而言，選擇何種制備工藝，直接關系著載體催化劑的催化性能好壞，也直接影響反應轉化率和產物選擇性。

因此，迫切需要尋找一種新的納米顆粒薄膜的制備方法以及由該方法所得到的納米顆粒薄膜。

發明內容

本發明目的是提供一種新的納米顆粒薄膜的制備方法以及由該方法所得到的納米顆粒薄膜，以解決現有載體鈀催化劑存在的催化活性不高、反應轉化率不高和產物選擇性不高的問題。

為實現上述目的，一方面，本發明采用以下技術方案：一種制備富勒烯衍生物/鈀的納米顆粒薄膜的方法，包括如下步驟：

1)合成下列富勒烯衍生物；

2)溶劑法制備富勒烯衍生物的納米顆粒；

3)沉積法制備富勒烯衍生物納米顆粒的薄膜；