[發明專利]一種Pd-Ru-Cu合金型二十面體納米催化劑的制備方法及應用

有效

• 申請號: 202011155709.0
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112481655B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 葉偉;朱凱麗
• 申請（專利權）人: 杭州師范大學
• 主分類號: C25B11/089
• 分類號: C25B11/089;C25B3/25;C25B3/07
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明公開了一種Pd?Ru?Cu合金型二十面體納米催化劑的制備方法及應用，步驟為：（1）將氯化鈀、氯化釕水溶液、氯化銅水溶液、溴化鉀與聚乙烯吡咯烷酮加入N,N?二甲基甲酰胺中，攪拌均勻得到混合溶液；（2）將混合溶液在180~200℃下反應6~10h，將產物用無水乙醇和水交替洗滌，得到所述催化劑。本發明制得的Pd?Ru?Cu合金型二十面體納米催化劑可用于含碳碳雙鍵的反應物的電化學加氫反應。本發明將Pd?Ru?Cu合金制成二十面體孿晶結構，對其電子結構和表界面結構進行優化，既能提高貴金屬原子的利用率，又能改善催化劑的穩定性和活性，用于碳碳雙鍵電化學加氫反應具有良好的催化效率。

技術領域

本發明涉及催化劑制備技術領域，尤其是涉及一種Pd-Ru-Cu合金型二十面體納米催化劑的制備方法及應用。

背景技術

碳碳雙鍵的有機電化學加氫反應是一種在有電的環境下驅動有機合成的方法，是一種利用可再生能源合成有機產物的潛在的經濟、可擴展和綠色的方法。與傳統化學方法進行有機合成相比較，利用有機電化學加氫反應合成具有以下優勢：反應步驟少，工藝流程簡單；反應條件溫和，通常在常溫常壓下進行，減少能耗；可以通過調節電解條件，控制反應方向，提高產品的純度和收率。因此在大力提倡節約資源，可持續發展的時代，利用有機電化學加氫反應進行有機物合成尤為重要。

碳碳雙鍵的有機電化學加氫反應的關鍵在于選擇高活性和高選擇性的催化劑，以提高反應物的轉化率。目前，由于貴金屬相較于其他金屬而言，對氫有更高的吸附活化作用，可以降低反應活化能，提高催化加氫效率，因此有機電化學加氫反應中一般使用貴金屬催化劑催化反應進行。例如，在中國專利文獻上公開的“一種Pd-Rh納米催化劑、其制備方法和應用”，其公開號CN110201665A，使用元素摻雜的方式，將銠原子摻雜在鈀納米晶上，構建出一種納米催化劑，該納米催化劑具有催化活性好，雙鍵加氫選擇性高，催化性能穩定的優點。

但現有技術中的貴金屬催化劑用于有機電化學加氫反應中時，穩定性不佳，并且貴金屬在地殼中的豐度較低，價格高昂，無法實現工業化應用。因此，如何在減少催化劑中貴金屬材料的使用的同時保持其高催化活性并改善其穩定性，成為了廣泛研究的重點。

發明內容

本發明是為了克服現有技術中的貴金屬催化劑用于有機電化學加氫反應中時，穩定性不佳，并且貴金屬在地殼中的豐度較低，價格高昂，無法實現工業化應用；而非貴金屬的加入又會導致催化劑的催化活性下降的問題，提供一種Pd-Ru-Cu合金型二十面體納米催化劑的制備方法及應用，將Pd-Ru-Cu合金制成二十面體孿晶結構，對其電子結構和表界面結構進行優化，既能提高貴金屬原子的利用率，又能改善催化劑的穩定性和活性，用于碳碳雙鍵電化學加氫反應具有良好的催化效率。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種Pd-Ru-Cu合金型二十面體納米催化劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)將氯化鈀、氯化釕水溶液、氯化銅水溶液、溴化鉀與聚乙烯吡咯烷酮加入N,N-二甲基甲酰胺中，攪拌均勻得到混合溶液；

(2)將混合溶液在180～200℃下反應6～10h，將產物用無水乙醇和水交替洗滌，得到所述Pd-Ru-Cu合金型二十面體納米催化劑。

作為優選，步驟(1)中所述的氯化釕水溶液和氯化銅水溶液的濃度為0.190～0.195mol/L。

作為優選，步驟(1)中所述的氯化鈀、氯化釕水溶液、氯化銅水溶液、溴化鉀、聚乙烯吡咯烷酮與N,N-二甲基甲酰胺的添加比例為：(1.0～1.5mg)：(80～100μL)：(80～100μL)：(20～40mg)：(200～400mg)：(10～15mL)。

作為優選，步驟(1)中的攪拌時間為25～35min。

本發明還公開了一種上述方法制備出的Pd-Ru-Cu合金型二十面體納米催化劑在電化學加氫反應中的應用，方法為：