[發(fā)明專利]多孔氧化鈦殼組裝單原子雙金屬的磁性催化劑、制備及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911283228.5
• 申請日: 2019-12-13
• 公開（公告）號: CN111672518B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 季生福;冉真真;劉建芳;王辰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J37/08;B01J37/34;B01J35/08;C07C67/39;C07C69/06
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

多孔氧化鈦殼組裝單原子雙金屬的磁性催化劑、制備及應(yīng)用，屬于催化劑技術(shù)領(lǐng)域。在磁性Fe₃O₄核表面合成一層具有懸掛?NH₂的NH₂?MIL?125(Ti)殼層，進(jìn)而將M金屬離子與殼層NH₂?MIL?125(Ti)中的懸掛?NH₂絡(luò)合，制備出M→NH₂?MIL?125(Ti)@Fe₃O₄納米球；再經(jīng)過干燥、焙燒，使M→NH₂?MIL?125(Ti)分解為多孔氧化鈦殼層，同時(shí)，絡(luò)合的金屬M(fèi)形成單原子被限域在多孔氧化鈦殼層中。具有很好的甲醇轉(zhuǎn)化率和甲酸甲酯的選擇性，并且反應(yīng)后的催化劑可以用外磁場進(jìn)行分離和回收。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多孔氧化鈦殼層組裝單原子雙金屬的磁性催化劑、制備及用于液相甲醇一步制甲酸甲酯的催化反應(yīng)，屬于單原子金屬的磁性催化劑和精細(xì)化工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

甲醇是重要的基礎(chǔ)化工原料，隨著甲醇的產(chǎn)能過剩，開發(fā)具有高附加值的甲醇下游產(chǎn)品具有重要的意義。在眾多的甲醇下游產(chǎn)品中，甲酸甲酯是備受人們關(guān)注的高附加值甲醇下游綠色化工產(chǎn)品。甲酸甲酯是一種重要的有機(jī)合成中間體，已廣泛應(yīng)用于醋酸纖維的合成、醫(yī)藥、農(nóng)藥等領(lǐng)域。

近年來的研究發(fā)現(xiàn)，具有Au、Pd等催化活性的負(fù)載型催化劑可以使液相甲醇一步催化轉(zhuǎn)化為甲酸甲酯。如Da?Shi等發(fā)現(xiàn)，采用Au-Pd/TiO₂雙功能催化劑，以液相甲醇為原料，在有氧氣的條件下，可以一步生成甲酸甲酯(Da?Shi,Jianfang?Liu,Rui?Sun,ShengfuJi,Scott?M.Rogers,Bethany?M.Connolly,Nikolaos?Dimitratos,AndrewE.H.Wheatley.Preparation?of?bifunctional?Au-Pd/TiO₂?catalysts?and?research?onmethanol?liquid?phase?one-step?oxidation?to?methyl?formate.CatalysisToday.2018,316,206-213)。Jianfang?Liu等發(fā)現(xiàn)，采用MIL-53(Al)組裝Pd活性組分的雙功能催化劑，可以使液相甲醇在有氧氣的條件下催化轉(zhuǎn)化一步生成甲酸甲酯(Jian-FangLiu，Jin-Cheng?Mu，Rong-Xian?Qin，Sheng-Fu?Ji.Pd?nanoparticles?immobilized?onMIL-53(Al)as?highly?effective?bifunctional?catalysts?for?oxidation?of?liquidmethanol?to?methyl?formate.Petroleum?Science.2019,16,901-911)。這與傳統(tǒng)的甲醇兩步法生產(chǎn)甲酸甲酯相比具有工藝流程簡單、廢液少、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，但貴金屬催化活性組分的含量一般都比較高。

最近的研究表明，單原子催化劑不僅金屬活性組分的負(fù)載量極低，可極大地提高金屬原子的利用效率，而且負(fù)載于金屬氧化物載體上的單原子催化活性組分在反應(yīng)中也相當(dāng)穩(wěn)定，如Xiong?Zhou等在Cu(110)單晶表面生長的單層CuO薄膜載體上，制得到了高分散的Au單原子催化劑，在CO氧化反應(yīng)中具有很高的穩(wěn)定性(Xiong?Zhou,Qian?Shen,KaidiYuan,Wenshao?Yang,Qiwei?Chen,Zhenhua?Geng,Jialin?Zhang,Xiang?Shao,Wei?Chen,Guoqin?Xu,Xueming?Yang,Kai?Wu.Unraveling?Charge?State?of?Supported?Au?Single-Atoms?during?CO?Oxidation.J.Am.Chem.Soc.2018,140,554-557)，這為降低貴金屬催化劑的成本提供了新的思路。