[發明專利]一種負載型單原子貴金屬催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201911064858.3
• 申請日: 2019-11-04
• 公開（公告）號: CN112774690B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: 郭文雅;關超陽;郎嘉良;趙剛;黃翟
• 申請（專利權）人: 北京氦舶科技有限責任公司
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J23/656;B01J21/18;B01J37/16;B01J37/12;B01J37/02;C07D215/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種負載型單原子貴金屬催化劑的制備方法，包括以下步驟：

（1）制備過渡金屬氧化物納米團簇-石墨烯復合材料：通過改良的Hummers方法制備過渡金屬鹽-氧化石墨復合材料，然后經熱處理，得到過渡金屬氧化物納米團簇-石墨烯復合材料；

所述過渡金屬鹽為Co、Fe或Mn的可溶性鹽，所述熱處理溫度為700~900℃，所述熱處理時間為2~4h，所述過渡金屬氧化物納米團簇的粒徑為30~50nm；

所述改良的Hummers方法制備過渡金屬鹽-氧化石墨復合材料具體包括如下步驟：（1a）稱取石墨1g、過渡金屬鹽0.1~1g和硝酸鈉0.5~1g，加入15~35mL?98wt%H₂SO₄溶液，置于冰浴中攪拌1~2h，然后緩慢加入高錳酸鉀3~8g，冰浴中繼續攪拌2~3h，然后移入25℃溫水浴中攪拌3~5天，然后加入20~50mL?5wt%H₂SO₄溶液，25℃溫水浴中繼續攪拌1~2h，然后加入1~2mL30wt%的過氧化氫溶液，25℃溫水浴中繼續攪拌1~2h，用去離子水離心洗滌數次后，在50~100℃真空干燥箱中充分干燥后，得到過渡金屬鹽-氧化石墨復合材料；

（2）制備單原子貴金屬溶膠，在-50～0℃條件下，將還原劑溶液緩慢滴加到貴金屬鹽溶液中，滴加結束后，繼續攪拌反應完全，得到單原子貴金屬溶膠；所述貴金屬鹽為Ru、Pt、Pd或Ir的可溶性鹽；所述還原劑與貴金屬鹽中的貴金屬的摩爾比為（5～100）：1；

（3）將步驟（2）中的單原子貴金屬溶膠負載到過渡金屬氧化物納米團簇-石墨烯復合材料上，得到負載型單原子貴金屬催化劑；所述過渡金屬氧化物納米團簇-石墨烯復合材料的質量與貴金屬的質量比為1：（0.0001～0.03）。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述還原劑為硼氫化鈉、水合肼、抗壞血酸中的任意一種或至少兩種以上的混合物。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述貴金屬鹽溶液的濃度為0.0001～0.03mol/L，所述還原劑溶液的濃度為0.002～0.03mol/L。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（3）具體包括如下步驟：將步驟（1）的過渡金屬氧化物納米團簇-石墨烯復合材料在步驟（2）的單原子貴金屬溶膠中攪拌浸漬，抽濾洗滌，干燥，得到負載型單原子貴金屬催化劑。

5.一種負載型單原子貴金屬催化劑，其特征在于，所述負載型單原子貴金屬催化劑是根據權利要求1-4任意一項所述的制備方法制備得到的。

6.根據權利要求5所述的負載型單原子貴金屬催化劑在喹啉的選擇性加氫反應中的應用，包括如下步驟：將喹啉和負載型單原子貴金屬催化劑加入溶劑中，在25～120℃，0.5～2MPa氫氣下攪拌1～12h，所述催化劑與喹啉的摩爾比為（0.01～0.05）：1。