[發明專利]一種非合金金屬復合物及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710196454.4
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN106914255B
• 公開（公告）日: 2020-03-03
• 發明（設計）人: 梁明會;李鑫;江鵬;王悅;劉永廣;魏航
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;C07C209/36;C07C211/52
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;侯桂麗

本發明涉及一種非合金金屬復合物及其制備方法和應用，該非合金金屬復合物由鉑、銠、釕或銥中的至少一種和銅、鈷、鎳或銀中的至少一種以相互接觸的形式負載于載體材料上，所述載體材料為活性碳、二氧化硅、二氧化鈦、蒙脫石、分子篩、碳納米管或石墨烯中的任意一種。本發明制備的非合金金屬復合物具有新穎的結構，其以金屬?金屬相互接觸的形式負載于載體材料上，能夠通過改變金屬之間的比例有效調節催化性能，具有簡單、靈活、可調性強的優點。該非合金金屬復合物在催化鹵代硝基苯選擇性還原制備鹵代苯胺的反應中具有極高的催化效率，鹵代苯胺的選擇性高于95％，可達99％以上，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明涉及納米材料制備與應用領域，具體涉及一種非合金金屬復合物及其制備方法和應用。

背景技術

鉑族元素在催化領域有非常廣泛的應用前景，包括催化裂解、催化氫化及電催化等。但是鉑族元素的催化性能太過于單一，無法滿足所有催化反應的需求，特別是涉及到選擇性催化反應時。例如，鉑元素催化鹵代硝基苯選擇性還原為鹵代苯胺時，不但會催化氫氣將硝基官能團還原為胺基，還會催化鹵代苯胺的脫鹵副反應。其它鉑族元素與鉑具有類似的催化性能，其情況與鉑元素類似。單獨利用鉑族元素作為催化劑很難在一些選擇性催化反應上得到很好的選擇性。為了解決這一問題，添加一些有機或無機物添加劑，例如金雞納定和氟化物等，能夠提升一些立體構象選擇性反應或官能團還原選擇性反應的選擇性。然而上述添加劑的加入使產物分離變的困難，并且添加劑也很難進行重復利用。

對催化劑的結構進行修飾或改性是一種可行的方法。以鉑基催化劑為例，一種途徑是選擇合適的載體，通過選擇不同金屬氧化物作為鉑粒子的載體，例如氧化鈦，氧化鋁，氧化硅和氧化鐵等，可以調節鉑的催化性能。但是利用這些載體來調節鉑的催化性能較為有限，因為載體的類型是固定的，其對負載物的影響基本也是固定的，很難實現較大程度的改進。另外一種途徑是利用惰性金屬元素來對鉑基催化劑性能進行調節，例如選擇銅、鈷、錫等和鉑制成金屬復合物催化劑。但是目前合成的金屬復合物催化劑主要為合金或核殼結構，在調節金屬-金屬之間的比例時，由于合金比例不同，合金表面幾何形態會發生變化，使表面結構形成很大差異，從而影響催化性能；同時，不同金屬間費米能級不同，因此會發生電荷轉移作用，比例不同時電荷的轉移程度也不同，金屬-金屬間電子的作用會隨之改變，使得催化性能難以得到有效調控。而核殼結構也存在類似的問題，調節核金屬與殼金屬比例時，會改變表面結構，從而導致對催化性能的調節產生困難。

為了在不改變金屬復合物表面結構的前提下，通過獨立調節金屬-金屬比例對鉑族催化劑的催化性能進行有效調節，需要發展具有新型結構的金屬復合物。

發明內容

鑒于現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種非合金金屬復合物及其制備方法和應用，得到一種以金屬-金屬相互接觸的形式負載于載體材料上的金屬復合物，該金屬復合物具有新穎的相互接觸的結構，未形成合金；能夠通過改變金屬之間的比例有效調節催化性能，具有簡單、靈活、可調性強的優點，在催化鹵代硝基苯選擇性還原制備鹵代苯胺的反應中具有極高的催化效率，鹵代苯胺的選擇性可達99％以上，具有良好的應用前景。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種非合金金屬復合物，所述非合金金屬復合物由金屬A、金屬B和載體材料組成，所述金屬A和金屬B以相互接觸的形式負載于載體材料上，所述金屬A為鉑、銠、釕或銥中的至少一種，所述金屬B為銅、鈷、鎳或銀中的至少一種。

本發明得到的非合金金屬復合物中，金屬A的納米粒子和金屬B的納米粒子以相互接觸的形式負載于載體材料上。相互接觸的形式是指：二者之間以物理接觸的形式相互接觸，之間并未形成合金。