[發(fā)明專(zhuān)利]一種小尺寸Pd3

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010699630.8
• 申請(qǐng)日: 2020-07-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111804291A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁海偉;王磊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J21/18
• 分類(lèi)號(hào): B01J21/18;B01J23/62;B01J35/00;B01J37/02;B01J37/08;B01J37/18;C07C5/09;C07C15/46
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 夏菁

本發(fā)明提供了一種小尺寸Pd₃Pb金屬間化合物，由含缺陷結(jié)構(gòu)的碳載體負(fù)載Pd₃Pb金屬制備得到，所述含缺陷結(jié)構(gòu)的碳載體是內(nèi)層為sp3結(jié)構(gòu)碳，外層為一到兩層sp2結(jié)構(gòu)碳的核殼結(jié)構(gòu)。本發(fā)明通過(guò)對(duì)金剛石碳載體高溫處理得到外表層由一兩層富含大量缺陷的石墨碳層包裹的核殼結(jié)構(gòu)的碳載體。這種碳載體材料對(duì)金屬展現(xiàn)出很強(qiáng)的限域作用和供電子特性，在不添加任何保護(hù)劑和包覆劑的條件下使金屬在高溫下展現(xiàn)出極強(qiáng)的抗燒結(jié)性能。本發(fā)明利用載體的限域效應(yīng)克服金屬在高溫下的燒結(jié)，使用普通的金屬鹽前驅(qū)體實(shí)現(xiàn)小尺寸且高度有序的Pd₃Pb金屬間化合物的制備。該工藝操作簡(jiǎn)單易行，易于宏量制備，在炔烴的半加氫反應(yīng)中有較好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種小尺寸Pd₃Pb金屬間化合物及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

負(fù)載型鈀基催化劑由于其獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)和幾何結(jié)構(gòu)在加氫反應(yīng)中有著重要的工業(yè)應(yīng)用。然而由于該類(lèi)催化劑極好的催化活性導(dǎo)致催化劑在選擇性加氫反應(yīng)中很容易造成較低的選擇性，尤其是在炔烴的半加氫反應(yīng)中往往會(huì)過(guò)度加氫。在單金屬Pd顆粒次表層形成的β-PdH(β-H)物種活性非常高，是導(dǎo)致炔烴過(guò)度加氫的主要原因之一。

通過(guò)將第二種金屬嵌入Pd晶格合金化作用不僅能夠?qū)d原子進(jìn)行稀釋?zhuān)瑥亩种痞?H物種的生成；還可以調(diào)節(jié)費(fèi)米能級(jí)處的電子結(jié)構(gòu)，降低對(duì)雙鍵的吸附能力，提高烯烴的選擇性。傳統(tǒng)的Pd基合金催化劑中兩種金屬組分以無(wú)序的形式排列，很難將Pd原子完全隔開(kāi)；而且這種合金催化劑在高溫條件下容易發(fā)生表面偏析現(xiàn)象，很難控制其對(duì)烯烴的吸附能力。排列高度有序的Pd-基金屬間化合物具有特定的幾何/電子結(jié)構(gòu)和均一的活性位點(diǎn)，能夠完美的彌補(bǔ)無(wú)序合金的這些缺點(diǎn)。

然而大多數(shù)Pd基金屬間化合物在高溫還原下制備得到，由于Pd本身的不穩(wěn)定特性，往往會(huì)在高溫下燒結(jié)長(zhǎng)大成較大的金屬顆粒。因此合成粒徑5nm的Pd₃Pb金屬間化合物仍然面臨巨大挑戰(zhàn)。較大的金屬納米顆粒往往會(huì)造成較低的Pd原子利用率，無(wú)疑會(huì)大大增加企業(yè)生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種小尺寸Pd₃Pb金屬間化合物及其制備方法和應(yīng)用，制備的Pd₃Pb金屬間化合物平均粒徑小于5nm。

本發(fā)明提供了一種小尺寸Pd₃Pb金屬間化合物，由含缺陷結(jié)構(gòu)的碳載體負(fù)載Pd₃Pb金屬制備得到，所述含缺陷結(jié)構(gòu)的碳載體是內(nèi)層為sp3結(jié)構(gòu)碳，外層為一到兩層sp2結(jié)構(gòu)碳的核殼結(jié)構(gòu)。

所述Pd₃Pb金屬間化合物中的金屬原子與所述碳載體中存在強(qiáng)電子相互作用，能夠很好的抑制金屬顆粒在高溫條件下發(fā)生燒結(jié)長(zhǎng)大，大大提高了催化劑的穩(wěn)定性和原子利用率。

基于此，本發(fā)明提供的上述材料具有長(zhǎng)程有序的結(jié)構(gòu)，以及特定的電子結(jié)構(gòu)和幾何結(jié)構(gòu)，不僅大大增加了鈀原子的有效利用，同時(shí)為特定的選擇性催化反應(yīng)提供了潛在應(yīng)用。

本發(fā)明優(yōu)選的，所述含缺陷結(jié)構(gòu)的碳載體按照以下方法制備：

對(duì)納米金剛石進(jìn)行熱處理，得到表面含缺陷結(jié)構(gòu)的碳載體。

所述納米金剛石的C屬于sp3結(jié)構(gòu)，經(jīng)高溫?zé)崽幚砗螅鈱愚D(zhuǎn)化為一到兩層sp2結(jié)構(gòu)碳形成的殼結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明對(duì)所述納米金剛石的來(lái)源并無(wú)特殊限定，可以為一般市售。所述納米金剛石的粒徑優(yōu)選為10～30nm。

所述熱處理的溫度為優(yōu)選為600～1000℃，更優(yōu)選為700～1000℃，進(jìn)一步優(yōu)選為800～1000℃；所述熱處理溫度的下限優(yōu)選為650、700、750或800℃；所述熱處理的溫度的上限優(yōu)選為850、900、950、1000℃；在本發(fā)明的一些具體實(shí)施例中，所述熱處理的溫度為900℃。