[發明專利]一種復合碳-貴金屬催化劑及其制備方法與在合成2-四氫糠酸中的應用

有效

• 申請號: 201810976582.5
• 申請日: 2018-08-25
• 公開（公告）號: CN109331814B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 盧春山;季豪克;周燁彬;張雪潔;朱倩文;王昊;豐楓;張群峰;趙佳;馬磊;許孝良;李小年
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01J23/42
• 分類號: B01J23/42;B01J23/44;B01J23/46;B01J35/00;B01J37/16;B01J37/34;C07D307/24
• 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

本發明公開了一種復合碳?貴金屬催化劑及其制備方法與在合成2?四氫糠酸中的應用。所述催化劑由石墨烯量子點、石墨烯量子點復合物和貴金屬顆粒共同組成，其中貴金屬顆粒沉積在石墨烯量子點復合物表面，沉積有貴金屬顆粒的石墨烯量子點復合物和石墨烯量子點均勻地分散在純水溶劑中；所述石墨烯量子點復合物是由若干個平均尺寸為1?10nm的石墨烯量子點團聚復合而成的無定形納米碳基材料，尺寸為20～100nm；所述的貴金屬為鉑、鈀、銥、釕、銠中的一種，顆粒平均尺寸為1?10nm。本發明提供了所述催化劑水溶液在合成2?四氫糠酸中的應用，合成過程中無需添加氫氣，結合光熱兩者的反應條件，表現出高轉化率、高催化活性、高反應速率和高穩定性的特點。

(一)技術領域

本發明涉及一種復合碳-貴金屬催化劑及其制備方法和在合成2-四氫糠酸中的應用。

(二)技術背景

2-四氫糠酸是重要的醫藥中間體，可用于制備頭孢類抗生素藥物、唑嗪類治療高血壓的藥物和治療前列腺癌的藥物等，在國內外的精細化學品生產中占著十分重要的地位。通常，制備2-四氫糠酸方法分為兩種，方法一是糠酸鈉鹽在高溫高壓下用雷尼鎳催化進行加氫反應，再經過酸化、萃取和加壓蒸餾得到2-四氫糠酸。該方法反應條件苛刻，制備過程中消耗大量的強酸和強堿，對設備的要求較高，環境污染較大。方法二是利用貴金屬一步催化2-糠酸進行加氫反應，雖然反應活性較高，但選擇性低，催化劑不穩定。所以研究高效穩定的催化劑是糠酸催化加氫反應中關鍵的一步。

(三)發明內容

本發明的第一個目的是提供一種復合碳-貴金屬催化劑水溶液，催化劑具有良好的水溶性，能均一穩定地分散并保存在水溶劑中，減少貴金屬活性位的氧化而導致活性下降。

本發明的第二個目的在于提供一種復合碳-貴金屬催化劑水溶液的制備方法，所述制備方法簡單并新穎，經濟節能，有利于工業化應用。

本發明的第三個目的是提供所述復合碳-貴金屬催化劑水溶液在合成2-四氫糠酸中的應用中，合成過程中無需添加氫氣，結合光熱兩者的反應條件，表現出高轉化率、高催化活性、高反應速率和高穩定性的特點。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

本發明提供了一種復合碳-貴金屬催化劑水溶液，所述復合碳-貴金屬催化劑由石墨烯量子點、石墨烯量子點復合物和貴金屬顆粒共同組成，其中貴金屬顆粒沉積在石墨烯量子點復合物表面，沉積有貴金屬顆粒的石墨烯量子點復合物和石墨烯量子點均勻地分散在純水溶劑中；所述石墨烯量子點復合物是由若干個平均尺寸為1-10nm的石墨烯量子點團聚復合而成的無定形納米碳基材料，尺寸為20～100nm；所述的貴金屬為鉑、鈀、銥、釕、銠中的一種，顆粒平均尺寸為1-10nm；所述復合碳-貴金屬催化劑中貴金屬和碳的質量比為0.1～3：1.2～9，以石墨烯量子點和石墨烯量子點復合物的總質量為100％計，石墨烯量子點復合物質量分數為60～98％。

本發明提供了復合碳-貴金屬催化劑水溶液的制備方法，包括：

1)配置貴金屬含量為0.01～0.3g/mL的貴金屬鹽水溶液；

2)將檸檬酸固體粉末置于反應容器中，升溫至熔融，然后以1-5℃/min升溫至200-250℃，并在200-250℃下保持0.5-2h，熱解過程結束，待降至室溫后，緩慢滴加去離子水，使檸檬酸與去離子水的投料比為10～30g：200～500mL，開始磁力攪拌至固體完全溶解，所得的混合溶液經透析得到石墨烯量子點水溶液，石墨烯量子點的收率為加入檸檬酸質量的20～30％；

3)將步驟2)所得石墨烯量子點水溶液置于反應容器中，用氮氣或惰性氣體置換空氣，設置磁力攪拌速度為800～1500rpm并開啟攪拌，設置水浴溫度為30～90℃，接著將反應器置于氙燈光源下，設置光源工作功率150～300W，照射時間0.5～3h，光照結束后得到的混合溶液經透析得到石墨烯量子點復合物水溶液，其中石墨烯量子點復合物為加入石墨烯量子點質量的60～98％；