[發(fā)明專利]一種二維納米片層加氫催化劑的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910240214.9
• 申請日: 2019-03-27
• 公開（公告）號: CN111744550A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳日志;周娜;姜紅;劉業(yè)飛;邢衛(wèi)紅
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;C07C213/02;C07C215/76
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;袁正英

本發(fā)明涉及一種二維納米片層加氫催化劑的制備方法，屬于催化技術(shù)領(lǐng)域。首先將二價鈀鹽與聚乙烯吡絡(luò)烷酮分別溶于溶劑中，使用水合肼、硼氫化鉀、氫氧化鈉混合水溶液進行還原反應(yīng)，制備聚乙烯吡咯烷酮包裹的Pd納米顆粒；然后在二維ZIF?L?GO復(fù)合納米片形成的過程中加入聚乙烯吡咯烷酮包裹的Pd納米顆粒，制得二維納米片層結(jié)構(gòu)的三元Pd?ZIF?L?GO催化劑。此發(fā)明的優(yōu)點在于制備得到的復(fù)合催化劑具有二維納米片?片結(jié)構(gòu)，有利于活性組分的分散以及反應(yīng)物的擴散；Pd?ZIF?L?GO之間的協(xié)同作用使得Pd納米顆粒均勻分散，催化劑具有良好的穩(wěn)定性，在硝基物加氫反應(yīng)中表現(xiàn)出了優(yōu)異的催化性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種二維納米片層催化劑的制備方法，尤其涉及一種二維納米片層加氫催化劑的制備方法，屬于催化技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，以石墨烯和金屬硫化物(如MoS₂)為代表的二維納米材料因其獨特的物理化學(xué)性質(zhì)引起了極大的關(guān)注。不同于三維納米材料活性位點主要在孔道內(nèi)部，二維納米材料的活性位點會大量暴露在片層表面，有利于活性組分與反應(yīng)物分子接觸，增強表面電子傳輸能力，使其在多相催化、氣體吸附或化學(xué)/生物傳感等領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大的潛力。石墨烯基復(fù)合材料是二維納米材料應(yīng)用領(lǐng)域中的重要研究方向之一，已被證明二維石墨烯的加入不僅可以提高復(fù)合材料的性能，還可以拓展新的應(yīng)用領(lǐng)域。專利(CN 104437572 A)報道了一種石墨烯負載納米磷化鎳加氫催化劑的制備方法，以具有獨特二維結(jié)構(gòu)和豐富含氧基團的氧化石墨烯作為載體負載磷化鎳，實現(xiàn)了鎳源的高度分散，并有效提高了材料的催化和傳導(dǎo)性能。

沸石咪唑酯骨架材料(Zeolitic Imidazolate Frameworks,ZIFs)是由Zn/Co等二價過渡金屬離子與咪唑基絡(luò)合形成的一種具有沸石拓撲結(jié)構(gòu)的新型MOFs材料，因其具有比表面積高、穩(wěn)定性好和孔道均一可調(diào)等特點得到廣泛應(yīng)用。最近，關(guān)于ZIFs/石墨烯復(fù)合材料的研究越來越多。研究發(fā)現(xiàn)，ZIFs與石墨烯的復(fù)合不僅具備這兩種材料的獨特性能(CN108927174A)，還可衍生出任一種組分所不具有的性質(zhì)，在作為催化劑載體等方面具有獨特的優(yōu)越性。盡管目前已有一些關(guān)于三維ZIFs與石墨烯復(fù)合材料的文獻報道，但大多數(shù)情況下，石墨烯納米片是自由分散在微米級ZIFs晶體中，或者作為ZIFs納米晶體的載體，對于二維ZIFs和石墨烯納米片的設(shè)計和合成還未見報道。與三維ZIFs-二維石墨烯基復(fù)合載體相比，以二維納米片層復(fù)合材料為載體制得的催化劑更有利于底物分子與活性位點之間的快速傳質(zhì)，進而提高催化性能。

本發(fā)明以二維納米片層ZIF-L-GO為載體制備三元Pd-ZIF-L-GO催化劑，具體過程是在ZIF-L-GO復(fù)合納米片形成的過程中加入聚乙烯吡咯烷酮包裹的Pd納米顆粒，GO表面含氧官能團的存在可有效錨定Pd納米顆粒，防止Pd納米顆粒的聚集和流失，同時ZIF-L與GO的配位有效改善了Pd納米顆粒的分散。此種制備Pd-ZIF-L-GO復(fù)合催化劑的方法操作簡單，二維納米片層結(jié)構(gòu)及Pd-ZIF-L-GO之間的協(xié)同作用，有利于Pd納米顆粒的暴露和穩(wěn)定，從而在硝基物加氫的反應(yīng)中表現(xiàn)出了優(yōu)異的催化性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種二維納米片層加氫催化劑的制備方法，采用原位合成法制備二維納米片層結(jié)構(gòu)的ZIF-L-GO載體，并在載體構(gòu)建過程中加入聚乙烯吡咯烷酮包裹的Pd納米顆粒，制備得到高性能的硝基物反應(yīng)所用催化劑。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種二維納米片層加氫催化劑的制備方法，其具體步驟如下：

(1)將聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶液加入二價鈀鹽溶液中，再加入水合肼、硼氫化鉀、氫氧化鈉混合水溶液進行還原反應(yīng)，制得PVP包裹的Pd納米顆粒，并分散于水溶液中，形成PVP-Pd溶膠；

(2)將氧化石墨烯GO粉末超聲分散于水溶液中，得到均勻分散的氧化石墨烯溶液；

(3)將硝酸鋅、氧化石墨烯溶液混合，得到中間體Zn-GO溶液；