[發明專利]一種由固體直接制備的金屬表面包覆催化劑及其應用

有效

• 申請號: 201711127273.2
• 申請日: 2017-11-15
• 公開（公告）號: CN109772333B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 張宗超;張小強
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01J23/755
• 分類號: B01J23/755;C07C37/055;C07C37/50;C07C39/04;C07C39/08
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 鄭虹

本發明一種由固體直接制備的金屬表面包覆催化劑及其應用；固體金屬顆粒A與可還原的固體金屬氧化物B經機械均勻混合，在一定的溫度下對其進行熱處理后獲得固體混合物，其中部分B氧化物在A的表面進行包覆。將固體混合物中B在A表面包覆的顆粒和A在B表面均勻分布的顆粒進行分離，分離后獲得含有B在A包覆的金屬催化劑A@B。該催化劑表面上B以單原子層或者多原子層厚度包覆，而且在催化含氧苯環類化合物加氫脫氧過程中具有優良的選擇性，酚類物質的選擇性達到90％以上。與傳統的固體金屬顆粒表面包覆相比，該催化劑的優勢在于包覆過程簡單，包覆的氧化物在金屬表面很穩定；而且該催化劑可高選擇性催化含氧苯環類化合物，生成高附加值的酚類物質。

技術領域

本發明涉及材料制備和催化領域，具體涉及一種由固體直接制備的金屬表面包覆催化劑及其應用。。

背景技術

金屬催化劑是工業上應用廣泛的催化劑之一，但是如何來調控金屬催化劑的選擇性一直是研究人員亟待解決的問題。以金屬鎳催化劑為例，由于其加氫活性高，是工業上常用的加氫催化劑，而且相較于貴金屬加氫催化劑，其成本低廉的特點受到研究人員的青睞。但是由于金屬鎳的加氫選擇性低，難以得到高附加值的化學品。因此，如何制備高選擇性的金屬鎳催化劑是現今科研人員的主要任務，其中氧化物包覆的金屬納米顆粒是改變金屬納米顆粒選擇性的催化劑的之一，特點是在納米金屬表面包覆一層或多層的氧化物，從而來調控納米金屬的選擇性。一般的納米金屬的表面包覆是通過加入表面活性劑使納米金屬均勻分散在溶液中，再加入氧化物的前驅體通過水熱合成或者水解的方式制備表面包覆的金屬催化劑。但是該過程加入的表面活性劑在后續的過程難以洗脫，而且過程較為復雜，制備的包覆催化劑通常不穩定，而由固體一步法直接制備金屬表面包覆催化劑至今沒有文獻報道。與傳統的固體金屬顆粒表面包覆相比，固體直接制備金屬表面包覆催化劑制備過程簡單，中途不需要加入任何表面活性劑，使得催化劑的制備成本大大降低；而且該方法制備的催化劑比傳統的表面包覆的催化劑更穩定，可大規模用于工業上的制備。

在催化領域，隨著化石燃料的不斷減少和人們對能源物質需求的日益增大，木質素作為一種大量廣泛存在于植物中的物質引起了人們的關注。現今芳香族化合物的獲取一般是從原油和煤炭中提取，而木質素結構組成為芳香性高聚物，可以代替化石燃料作為芳香族化合物的來源。近年來，致力于木質素催化轉化為燃料和化學品已經逐漸形成一個熱門的研究方向，其中高效金屬催化劑一直是研究的主要對象。

鑒于以上反應特點，本次發明由固體一步法直接制備金屬表面包覆催化劑，獲得一種金屬表面包覆的催化劑來改變催化劑的選擇性，并且高選擇性獲得高附加值的化學品。

發明內容

本發明的目的是由固體一步法直接制備金屬表面包覆催化劑，并將這種催化劑用于加氫脫氧過程中選擇性加氫，獲得高附加值的化學品。

本發明公開了一種由固體直接制備的負載型金屬催化劑及其應用。其特征在于固體金屬顆粒A與可還原的固體金屬氧化物B經機械均勻混合之后，在一定的溫度下對其進行熱處理后獲的固體混合物，將固體混合物中B在A表面包覆的顆粒和A在B表面均勻分布的顆粒進行分離，分離后獲得含有B在A表面包覆的金屬催化劑A@B。該催化劑表面上B以單原子層或者多原子層厚度包覆，并可高選擇性地催化含氧苯環類化合物制酚類物質。

所述的固體金屬顆粒A包括Fe、Co、Ni、Cu、Zn以及它們的合金。

所述的可還原的固體金屬氧化物B包括TiO2、V2O3、Nb2O5、Ta2O5、La2O3、CeO2、MnO以及它們的混合物。

所述的熱處理溫度不低于200℃。

所述的熱處理的氣體為氫氣、一氧化碳以及氫氣、一氧化碳與惰性氣體的混合氣。

所述的固體混合物的分離步驟如下：

(1)將固體混合物在分散溶劑中進行分散；

(2)將分散好的固體催化劑進行分離；