[發(fā)明專利]金屬Pd與2D半導(dǎo)體雜化納米結(jié)構(gòu)催化劑催化加氫的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310059641.3
• 申請(qǐng)日: 2023-01-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116120141A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周繼承;陳盼;趙興星;賈文婷;張朝杰;陳蔭蔭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湘潭大學(xué)
• 主分類號(hào): C07C5/03
• 分類號(hào): C07C5/03;C07C15/073;C07C29/141;C07C33/22;B01J29/03
• 代理公司: 長(zhǎng)沙歐諾專利代理事務(wù)所(普通合伙) 43234
• 代理人: 歐穎;張文君

本發(fā)明提供一種金屬Pd與2D半導(dǎo)體雜化納米結(jié)構(gòu)催化劑催化加氫的方法。苯乙烯加氫的制備方法包括：在第一溶劑、第一催化劑和第一加氫反應(yīng)條件下，原料苯乙烯發(fā)生加氫反應(yīng)制備得到乙基苯，第一溶劑為異丙醇、無(wú)水甲醇中的至少一種，第一催化劑為Pd/@?ZrOsubgt;2/subgt;/SBA?15催化劑；第一加氫反應(yīng)條件包括：氫氣壓力為0.3MPa～1.0MPa，反應(yīng)溫度為30℃～40℃，反應(yīng)時(shí)間為20min～50min；其中，第一催化劑中Pd的含量為0.08～1.0wt％，Pd/@?ZrOsubgt;2/subgt;/SBA?15催化劑中ZrOsubgt;2/subgt;呈薄膜層，以單層或多層形式平鋪在載體SBA?15分子篩的孔道內(nèi)，而活性組分Pd則錨定在ZrOsubgt;2/subgt;膜層上。本發(fā)明提供的方法在反應(yīng)條件溫和的條件下可以獲得100％的苯乙烯苯轉(zhuǎn)化率和乙基苯選擇性，具有活性組分Pd負(fù)載量少、催化劑用量少、催化效率高等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬Pd與2D半導(dǎo)體雜化納米結(jié)構(gòu)催化劑催化加氫的方法。

背景技術(shù)

催化加氫反應(yīng)是許多工業(yè)的核心過(guò)程，大約有25％化學(xué)過(guò)程至少包括催化氫化步驟，作為化學(xué)品制造中應(yīng)用最廣泛的反應(yīng)，加氫反應(yīng)仍然是催化方面最廣泛的研究領(lǐng)域之一。催化加氫反應(yīng)的產(chǎn)物在化學(xué)、醫(yī)藥、食品、涂料和石化材料等多方面應(yīng)用十分廣泛，據(jù)統(tǒng)計(jì)催化劑在化學(xué)過(guò)程的應(yīng)用超過(guò)90％。

在加氫反應(yīng)中，最常用的催化劑主要是為金屬直接負(fù)載在載體上的傳統(tǒng)型金屬催化劑，其活性經(jīng)常受金屬顆粒大小、分散度、形貌特征等影響，很難同時(shí)達(dá)到高的催化活性和選擇性。而近些年發(fā)展的類氧化物、有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化和單原子三類催化劑相比傳統(tǒng)金屬催化劑具有更高的活性和選擇性，單原子催化劑更是具有很高的穩(wěn)定性，但是仍存在負(fù)載量低、單原子易團(tuán)聚等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明采用紫外光誘導(dǎo)還原法制備金屬Pd與2D非晶半導(dǎo)體雜化納米結(jié)構(gòu)催化劑Pd/@-ZrO₂/SBA-15和Pd/@-TiO₂/SBA-15，將催化劑Pd/@-ZrO₂/SBA-15應(yīng)用于苯乙烯加氫和將Pd/@-TiO₂/SBA-15應(yīng)用于苯甲醛加氫，在反應(yīng)條件溫和的情況下，均獲得到100％的轉(zhuǎn)化率和100％的選擇性，具有劑Pd載量低、用量少、反應(yīng)條件溫和、催化效率高、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種金屬Pd與2D半導(dǎo)體雜化納米結(jié)構(gòu)催化劑催化苯乙烯加氫制備乙基苯的方法，所述方法包括：在第一溶劑、第一催化劑和第一加氫反應(yīng)條件下，原料苯乙烯發(fā)生加氫反應(yīng)制備得到乙基苯，所述第一溶劑為異丙醇、無(wú)水甲醇中的至少一種，所述第一催化劑為Pd/@-ZrO₂/SBA-15催化劑；所述第一加氫反應(yīng)條件包括：氫氣壓力為0.3MPa～1.0MPa，反應(yīng)溫度為30℃～40℃，反應(yīng)時(shí)間為20min～50min；其中，所述第一催化劑中Pd的含量為0.08～1.0wt％，所述Pd/@-ZrO₂/SBA-15催化劑中ZrO₂為2D非晶態(tài)半導(dǎo)體膜層，以單層形式或多層形式平鋪在載體SBA-15分子篩的孔道內(nèi)，而活性組分Pd則錨定在ZrO₂膜層上。

在一種具體的實(shí)施方式，所述Pd/@-ZrO₂/SBA-15催化劑中ZrO₂為2D非晶態(tài)半導(dǎo)體膜層，以單層形式平鋪在載體SBA-15分子篩的孔道內(nèi)。

在一種具體的實(shí)施方式中，所述Pd/@-ZrO₂/SBA-15催化劑中的Pd與所述苯乙烯的摩爾比為0.013％。

在一種具體的實(shí)施方式中，所述氫氣壓力為0.4MPa，所述反應(yīng)溫度為30℃，所述反應(yīng)時(shí)間為20min。

在一種具體的實(shí)施方式中，所述第一催化劑中Pd的含量為0.08～0.2wt％，復(fù)合載體ZrO₂/SBA-15中ZrO₂的質(zhì)量含量為10～15％。