[發明專利]一種類水滑石催化劑、制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202110659554.2
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113289637A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 任曉乾;梁金花;賀海明;顏士昶;馬藝鳴;劉伯清;許松松;石玉
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;B01J35/10;B01J32/00;B01J23/80;B01J37/06;B01J37/02;B01J37/34;B01J37/16;C07C209/36;C07C211/52
• 代理公司: 南京寧致知識產權代理有限公司 32520
• 代理人: 耿欣

本發明涉及催化劑技術領域，特別涉及一種類水滑石催化劑、制備方法及其應用。本發明所述的類水滑石催化劑包括載體以及負載在載體上的活性組分，所述載體為鎳?鋅?鐵水滑石，所述活性組分選自鉑或釕中的一種或兩種。本發明所述的催化劑具有獨特的形貌特征，所得到的催化劑可以使用多次，在催化鹵代硝基苯加氫反應中具有極好的催化活性，可以使反應在無溶劑條件下進行反應，反應的投料比高，反應溫度適中。

技術領域

本發明涉及催化劑技術領域，特別涉及一種類水滑石催化劑、制備方法及其應用。

背景技術

鹵代苯胺類化工原料作為一種廣泛用于農業、畜牧業、醫療行業的重要化工中間體，其需求量也逐年攀升。現在工業上制備鹵代苯胺的主要的制備方法其都有著不同的問題，其中現在使用較為廣泛的催化加氫還原法，但是由于催化劑的選擇性吸附的問題，導致游離態的氫會進攻炭鹵鍵導致脫鹵，從而與氫反應生成具有腐蝕性的氯化氫，對設備及管路造成腐蝕，因此，無溶劑加氫現在越來越成為鹵代芳胺加氫的趨勢。

鉑系金屬包括鉑(Pt)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)、釕(Ru)、銠(Rh)，由于鉑系金屬的優異的析氫性能使得鉑系金屬在催化加氫領域有著極為廣泛的運用，其中鉑基催化劑由于其在選擇性加氫領域表現出來的良好的催化活性以及較高的選擇性，使得其在鹵代硝基苯加氫領域的應用較多，現在工業上最常用的鉑系催化劑就是負載量由1％-5％鉑碳催化劑，但是由于疫情導致貴金屬價格上漲，使得催化劑價格也跟著水漲船高，并且由于碳催化劑在較高的溫度下易損耗，并且機械強度低導致催化劑與樣品難以分離，所以人們的目光也在于尋找負載量更低以及分離簡便的催化劑上。

類水滑石類材料作為一種層狀多金屬氫氧化物，得益于其特殊的結構以及水滑石的層板的金屬及層間陰離子可調變性，在催化領域一直有著極為廣泛的運用。并且由于其本身層板是由金屬離子構成，使得其有著很強的SMSI效應(金屬-載體強相互作用)。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明旨在提供一種類水滑石催化劑，該催化劑是一種具有良好的催化活性的無溶劑催化劑，以極低的負載量兼具極好的選擇性。解決了在無溶劑催化鹵代硝基苯加氫中脫鹵的問題，解決了低含量貴金屬的加氫活性過低的問題，以及無溶劑法需要高溫的問題。

為了實現上述目的，本發明具體采用如下技術方案：

一種類水滑石催化劑，所述的類水滑石催化劑包括載體以及負載在載體上的活性組分，所述載體為鎳-鋅-鐵水滑石，所述活性組分選自鉑系金屬中的一種或多種。所述鉑系金屬包括鉑(Pt)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)、釕(Ru)、銠(Rh)。

前述所述的類水滑石催化劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)制備鎳-鋅-鐵水滑石：將金屬鎳、鋅、鐵的硝酸鹽按比例配置成混合鹽溶液；將碳酸鈉及氫氧化鈉按比例配置為堿溶液；然后采用共沉淀法或水熱合成法制備得到鎳-鋅-鐵水滑石；此處的硝酸鹽包括金屬的硝酸鹽或其水合物；

(2)堿洗：將步驟(1)得到的鎳-鋅-鐵水滑石放入2mol/L-5mol/L的氫氧化鈉溶液中攪拌10min～50min，過濾、水洗、烘干，得到Ni-Zn-Fe-LDH-A；此處的A代表堿洗的氫氧化鈉溶液的濃度，例如當堿洗的氫氧化鈉溶液的濃度為5mol/L時，則為Ni-Zn-Fe-LDH-5mol/L。

(3)負載活性組分：采用超聲浸漬法負載活性組分，得到活性組分-Ni-Zn-Fe-LDH-A；

(4)還原：將步驟(3)得到的活性組分-Ni-Zn-Fe-LDH-A用還原性溶液進行還原，得到目標類水滑石催化劑；所述還原性溶液選自硼氫化鉀、硼氫化鈉或抗壞血酸。

優選的，所述步驟(1)中所述的混合鹽溶液中，鎳的硝酸鹽的濃度為0.9mol/L～1.1mol/L，鋅的硝酸鹽的濃度為0.18mol/L～0.22mol/L，鐵的硝酸鹽的濃度為0.36mol/L～0.44mol/L。