[發明專利]一種介孔炭微球負載鈀和表面功能化的碳量子點的復合催化劑及其制備與應用

有效

• 申請號: 201810664880.0
• 申請日: 2018-06-25
• 公開（公告）號: CN109174175B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 盧春山;朱倩文;王昊;季豪克;周燁彬;張雪潔;李小年
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01J31/02
• 分類號: B01J31/02;B01J27/24;B01J35/02;B01J35/08;C07C29/141;C07C33/03
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;俞慧

1.一種介孔炭微球負載鈀和表面功能化的碳量子點的復合催化劑，該催化劑由介孔炭微球載體以及負載在載體上的表面功能化的碳量子點和金屬鈀組成；所述催化劑的尺寸在400nm～1μm之間；所述的表面功能化的碳量子點和金屬鈀在載體表面形成一朵朵分散的“雪花”，每朵“雪花”的中心是一個直接負載在載體上的尺寸不大于10nm的表面功能化的碳量子點，金屬鈀以該表面功能化的碳量子點為錨定位，以片狀形式長在其周圍形成雪花狀形貌，每朵“雪花”的尺寸在40nm～100nm之間；所述表面功能化的碳量子點是在碳量子點表面引入含N官能團，所述含N官能團為氨基、吡啶氮、吡咯氮、石墨氮中的一種或幾種；所述催化劑中，金屬鈀的質量分數不高于10.0wt％，表面功能化的碳量子點的質量分數為2～35wt％。

2.如權利要求1所述的復合催化劑，其特征在于：表面功能化的碳量子點的質量分數為5％～30wt％。

3.如權利要求1所述的復合催化劑，其特征在于：金屬鈀的質量分數為0.5％～5wt％。

4.一種如權利要求1所述的介孔炭微球負載鈀和表面功能化的碳量子點的復合催化劑的制備方法，所述的制備方法如下：

1)以3-氨基酚和甲醛為碳源前驅體，在乙醇-水溶液體系中，以氨水為催化劑，以F127為模板劑，經縮聚反應得到F127/3-氨基酚-甲醛聚合物微球；

2)配制氯鈀酸溶液；

3)制備表面功能化的碳量子點，所述表面功能化的碳量子點是在碳量子點表面引入含N官能團，所述含N官能團為氨基、吡啶氮、吡咯氮、石墨氮中的一種或任意幾種的組合；

4)采用濕法浸漬將步驟3)中的表面功能化的碳量子點負載到F127/3-氨基酚-甲醛聚合物微球上，然后在氮氣氣氛中于250-600℃焙燒得到負載表面功能化的碳量子點的介孔炭微球，然后采用紫外光還原法將氯鈀酸溶液中的鈀負載到介孔炭微球載體上，從而得到介孔炭微球負載鈀和表面功能化的碳量子點的復合催化劑。

5.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于：所述的表面功能化的碳量子點采用如下方法制備：按質量比為1～5：10～25：0.1～0.5取檸檬酸、去離子水和含N物質放入水熱釜中，所述的含N物質選自下列一種或幾種的組合：氨水、乙二胺、尿素、甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸、賴氨酸、谷氨酸、色氨酸、酪氨酸、組氨酸、亮氨酸、天冬氨酸，于180-220℃水熱反應5-12h，之后取出水熱后的樣品溶于水中，之后將水溶液裝入截留分子量1000、3500或7000的透析袋進行透析，直至袋外溶液無明顯的顏色為止，收集透析后的袋外的溶液，得到表面功能化的碳量子點的水溶液。

6.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于：步驟4)中，紫外還原法的操作方法如下：取負載表面功能化的碳量子點的介孔炭微球，放入反應容器中，向其中加入去離子水和甲醇，然后加入一定量的鈀質量濃度為0.01～0.05g/ml的氯鈀酸溶液，在100-500w的紫外燈下，照射攪拌1-10h，之后過濾洗滌，真空烘干；其中負載表面功能化的碳量子點的介孔炭微球：去離子水：甲醇：氯鈀酸溶液＝0.5-2g：40-160mL：10-40mL：0.1-4mL。

7.如權利要求1所述的介孔炭微球負載鈀和表面功能化的碳量子點的復合催化劑在巴豆醛選擇性催化加氫合成巴豆醇的反應中的應用。

8.如權利要求7所述的應用，其特征在于：所述催化劑的應用方法為：將巴豆醛和介孔炭微球負載鈀和表面功能化的碳量子點的復合催化劑，投入高壓加氫反應釜內，密閉反應釜，用氫氣置換反應釜內空氣，然后升溫至30～120℃，確保釜內物料呈熔融或溶液狀態，充氫氣至釜內壓力為0.2～2.5MPa，開始攪拌，反應開始進行，當釜內壓力不再下降時，繼續恒溫恒壓攪拌一段時間，之后停止攪拌降至室溫，開釜取出加氫液，加氫液經后處理得到巴豆醇。