[發(fā)明專利]一種MOF衍生的Pt1

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110057362.4
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112871154B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅文豪;王偉銀;林露;王愛琴;張濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號: B01J23/42
• 分類號: B01J23/42;B01J35/00;B01J37/08;B01J37/18;C07C5/09;C07C15/46
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 周瑩;李馨

本發(fā)明提供一種鉑單原子催化劑及其制備方法與在苯乙炔選擇性加氫制備苯乙烯反應(yīng)中的應(yīng)用，其可實現(xiàn)在溫和條件下，苯乙烯選擇性可高達99.5％。所述催化劑由MOF為前體的載體和負載在載體上的活性組分組成，活性組分為貴金屬鉑，鉑單原子均勻分散在載體上。催化劑中貴金屬使用率高，原子經(jīng)濟性強，可有效降低催化劑的成本。所述反應(yīng)體系簡單，反應(yīng)條件溫和，催化劑與溶劑易分離易回收。本發(fā)明提供的鉑單原子催化劑，結(jié)構(gòu)新穎，金屬在載體上分散均勻，具有良好的苯乙炔加氫活性和較高的苯乙烯選擇性，在苯乙炔選擇性加氫制備苯乙烯利用領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及催化加氫技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鉑單原子催化劑(SAC) 及其在苯乙炔選擇性加氫制備苯乙烯反應(yīng)中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

苯乙烯(ST)是石油下游產(chǎn)物中一種重要的有機化工原料，主要用于生產(chǎn)聚苯乙烯(PS)、樹脂和丁苯橡膠(SBR)等單體。然而，工業(yè)上制備的苯乙烯單體中通常含有少量的苯乙炔，這不僅會降低自由基聚合過程中對聚合鏈的構(gòu)建和聚合速率，而且會增加所消耗的催化劑的量，并且導(dǎo)致催化劑失活。此外，這些炔類化合物雜質(zhì)的存在也會對聚苯乙烯的性能產(chǎn)生不良影響，使其變色、降解、變味等(AngewandteChemie International Edition,2008,47(48):9274-92748)。苯乙炔和苯乙烯的物理化學(xué)性質(zhì)相似，所以單獨采用萃取蒸餾法難以從根本上有效地分離這兩種物質(zhì)。目前，最有效的途徑是通過選擇性加氫的方法將苯乙炔轉(zhuǎn)化為苯乙烯。因此，為了在轉(zhuǎn)化苯乙炔的同時，又減少苯乙烯過度加氫反應(yīng)導(dǎo)致?lián)p失，研發(fā)具有高活性，高苯乙烯選擇性的選擇加氫催化劑具有重要的工業(yè)應(yīng)用意義。

目前，苯乙炔選擇性加氫成苯乙烯反應(yīng)中使用最廣泛的是非均相金屬催化劑，主要以Pd、Au、Pt、Ru和Rh等貴金屬納米粒子作為金屬中心。其中，Pt基催化劑呈現(xiàn)了較好的選擇性加氫性能，Li等人報道了用于苯乙炔加氫反應(yīng)的碳納米管負載的Pt納米催化劑(Pt/CNT)，其中苯乙炔的轉(zhuǎn)化率和苯乙烯的選擇性分別達到98％和86％(Catalysis Today,2012,186(1): 69-75)。Fukuoka等人報道的沸石模板碳負載的Pt納米催化劑(Pt/ZTC) 表現(xiàn)出85％的苯乙炔轉(zhuǎn)化率和82％的苯乙烯選擇性(Chemistry Letters, 2014,43(11):1794-1796)。貴金屬納米粒子價格昂貴、儲量稀少，且納米貴金屬顆粒本身加氫活性高，選擇性加氫難以控制。因此有效提高貴金屬的原子利用率和調(diào)控金屬本身的加氫選擇性，是苯乙炔加氫制苯乙烯反應(yīng)中的關(guān)鍵問題。

與納米顆粒對應(yīng)物相比，單原子催化劑的金屬中心孤立分散，可有效提高金屬利用率，且由于不存在相鄰的金屬原子，在炔烴選擇性加氫成烯烴的反應(yīng)中展現(xiàn)出優(yōu)異的烯烴選擇性(Accounts of Chemical Research,2013, 46(8):1740-1748)。單原子催化劑的精準制備，可有效解決苯乙炔選擇性加氫成苯乙烯反應(yīng)中金屬利用率低，以及苯乙烯過度加氫導(dǎo)致的低選擇性等問題。然而，作為催化中心的金屬單原子易聚集，為單原子催化劑的制備帶來挑戰(zhàn)。目前常用的單原子催化劑的制備需要先合成催化劑載體而后通過浸漬來負載金屬活性組分，制備過程復(fù)雜。此外，為保證金屬中心呈單原子分布，常需要將金屬含量降低至0.1wt％以下，不利于催化劑的應(yīng)用和表征。

發(fā)明內(nèi)容

基于以上背景技術(shù)，本發(fā)明目的在于提供一種鉑單原子催化劑，該催化劑在較溫和的反應(yīng)條件下可實現(xiàn)苯乙炔高活性、高選擇性轉(zhuǎn)化為苯乙烯。

本發(fā)明催化劑為通過MOF前體制備的載體負載鉑單原子催化劑，所述催化劑由一種基于金屬有機框架材料UiO-66(Ce)為催化劑載體前體，在合成UiO-66(Ce)材料時加入活性組分金屬前驅(qū)體溶液，而后經(jīng)煅燒得到催化劑載體為二氧化鈰(CeO₂)，具體采取如下技術(shù)方案：

本發(fā)明一方面提供一種負載型催化劑，包括以MOF為前體制備的載體和負載在載體上的活性組分；載體為二氧化鈰；活性組分為貴金屬鉑，貴金屬鉑以單原子形式分散于載體上。