[發明專利]一種過渡雙金屬催化劑的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202010511938.5
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111514895A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 嚴凱;徐紅;胡地;張曼
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: B01J23/75
• 分類號: B01J23/75;B01J23/755;C07C29/141;C07D307/06;C07D307/20;C07D307/33;C07D307/44;C07C33/32;C07B41/02;C07B31/00
• 代理公司: 深圳市創富知識產權代理有限公司 44367
• 代理人: 吳族平

本發明屬于材料技術領域，具體涉及一種過渡雙金屬催化劑的制備方法，包括以下步驟：S1.將過渡金屬M和N按照摩爾比為x∶y混合溶于水中得到溶液B；S2.將H₃?BTC溶于乙醇中溶液A；S3.將溶液A和溶液B；S4.待步驟S3反應結束之后進行過濾，對沉底物進行洗滌，然后在60～80℃下，真空干燥6～12h得到M_xN_y?BTC；S5.將步驟S4得到的M_xN_y?BTC，在惰性氣氛圍下，以1～10℃/min的速率速率，升溫至400～800℃進行高溫煅燒還原，得到M_xN_y?C。本發明獲得的催化劑具有良好的催化活性和熱穩定性，并能夠應用到生物質平臺化合物的選擇性加氫轉化升級上。

技術領域

本發明屬于材料技術領域，具體涉及一種過渡雙金屬催化劑的制備方法及其應用。

技術背景

能源是社會活動和經濟的動力基礎，20世紀以來，全球能源的消耗量持續增加，傳統的不可再生資源如石油、煤、天然氣的儲存量和可開采量不斷減少，加之這些非可再生資源在轉化和使用過程中產生了大量的二氧化碳以及二氧化硫等有害氣體引發的環境問題，這些都有可能改變地球環境的基本結構和區域的自然環境條件。目前，開發新型環境友好的可再生能源與化學品已經成為研究熱點。在眾多的新能源中，生物質能源由于同時具備可再生性、來源廣泛性與碳中性等優點，其規模化開發利用無疑是一項現實可行的選擇。

木質纖維素類生物質原料通過催化轉化可以轉化為用途廣泛的平臺化合物，如有呋喃類、有機酸、醛及其酯類衍生物等。以這些平臺化合物為原料，通過基元反應的轉化可以制備各種精細化學品和高附加值產品。針對生物質平臺化合物的催化轉化，目前學術界已經有了大量的研究成果，但傳統的方法大多使用Pd、Pt、Rh等高成本高活性的貴金屬催化劑。近年來，人們積極尋找新的催化劑如Ni、Co、Cu、Zn、Fe等價格低廉的過渡金屬來代替貴金屬，但是，過渡單金屬催化劑始終存在著催化活性低、熱穩定性差、易失活等缺陷，使其應用于大規模反應受到了很大的限制。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的過渡單金屬催化劑始終存在著催化活性低、熱穩定性差、易失活等技術問題，提供了一種過渡雙金屬催化劑的制備方法。

本發明的另一個目的在于提供上述方法所制備得到的過渡金屬雙催化劑。

本發明的另一個目的在于提供上述催化劑在生物質轉化中的應用。

本發明通過的目的通過以下技術方案予以實現：

一種過渡雙金屬催化劑的制備方法，包括以下步驟：

S1.將過渡金屬M和N按照摩爾比為x∶y混合溶于水中得到溶液B，其中x∶y＝1∶6～6∶1，金屬M和N的總摩爾濃度為0.15～0.18mol/L；

S2.將H₃-BTC溶于乙醇中，得到0.2～0.25mol/L的的溶液A；

S3.將溶液A和溶液B按照體積比為1∶2～2∶1混合以500～600r/min的轉速攪拌10～60min；再在100～220℃條件下反應20～30h；

S4.待步驟S3反應結束之后進行過濾，對沉底物進行洗滌，然后在60～80℃下，真空干燥6～12h得到M_xN_y-BTC；

S5.將步驟S4得到的M_xN_y-BTC，在惰性氣氛圍下，以1～10℃/min的速率速率，升溫至400～800℃進行高溫煅燒還原，得到M_xN_y-C。其中，惰性氣體采用Ar作為保護器，且用流量控制器將氣體流速控制在15～40mL/min。