[發(fā)明專利]二氧化硅負(fù)載銥鎳催化劑IrNi/SiO2

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310143065.0
• 申請日: 2023-02-14
• 公開（公告）號: CN116139879A
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柏家奇;徐家輝;孫松;蔡夢蝶;陳京帥;程芹;魏宇學(xué);郭立升;陳芳
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽大學(xué)
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;C07C249/02;C07C251/24;C07C45/62;C07C47/02;C07C47/228
• 代理公司: 浙江永航聯(lián)科專利代理有限公司 33304
• 代理人: 張濟(jì)飛

本發(fā)明涉及一種二氧化硅負(fù)載銥鎳催化劑IrNi/SiOsubgt;2/subgt;及其高選擇性催化苯甲腈、巴豆醛、芐叉丙酮的加氫方法和應(yīng)用，屬于催化加氫領(lǐng)域。該催化劑中的Ir和Ni均勻分散在SiOsubgt;2/subgt;載體中，命名為IrNi/SiOsubgt;2/subgt;?X，其中Ir的負(fù)載量是該催化劑的4～5wt％，Ni的負(fù)載量是該催化劑的0.2～10wt％。將催化劑分散在溶劑中，以氫氣為氫源，催化苯甲腈、巴豆醛、芐叉丙酮選擇性加氫。其中所制備的催化劑IrNi/SiOsubgt;2/subgt;?1在對苯甲腈轉(zhuǎn)化率為100％時，對芐基亞芐胺的選擇性為84.8％，對巴豆醛轉(zhuǎn)化率為97％時，正丁醛的選擇性為63.4％，在對芐叉丙酮轉(zhuǎn)化率為92.9％時，4?苯基?丁?2?酮的選擇性為93.9％。該制備方法綠色高效、催化加氫轉(zhuǎn)化率高，目標(biāo)產(chǎn)物選擇性高，且易于分離具有廣泛的產(chǎn)業(yè)化前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于催化加氫領(lǐng)域，具體涉及一種二氧化硅負(fù)載銥鎳催化劑IrNi/SiO₂，及其在非均相體系中高選擇性催化苯甲腈、巴豆醛、芐叉丙酮的加氫方法和應(yīng)用，分別制備芐基亞芐胺、正丁醛和4-苯基-丁-2-酮。

背景技術(shù)

選擇性催化加氫技術(shù)廣泛應(yīng)用于石油化工和精細(xì)化工行業(yè)，但當(dāng)?shù)孜镏写嬖趦蓚€或多個官能團(tuán)時，選擇性催化目標(biāo)官能團(tuán)仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。多相催化劑在耐用性高、可重復(fù)使用等方面比均相催化劑更適合實際應(yīng)用，設(shè)計和制備高效選擇性多相催化劑是實現(xiàn)選擇性加氫的關(guān)鍵。許多研究者致力于精確設(shè)計和制備多相催化劑，讓選擇性催化加氫過程更經(jīng)濟(jì)和低能耗。近年來，具有精確原子數(shù)的單原子合金和單團(tuán)簇合金等催化劑因其原子效率高和金屬間相互作用產(chǎn)生的獨特催化性能而備受關(guān)注。

貴金屬鈀、鉑和金的金屬合金原子催化劑在加氫、脫氫、氧化等反應(yīng)中表現(xiàn)出獨特的催化活性。然而，以Ni、Co、Fe和Cu等非貴金屬為主要活性位點的金屬合金原子催化劑，雖然成本低、儲量大、催化劑潛力大，但應(yīng)用的實例非常有限。Ni是工業(yè)中催化中重要的活性成分之一，因此如何制備高效的鎳基催化劑如合金或核殼催化劑等得到了深入研究。而近些年Ni單原子合金最近受到了廣泛的關(guān)注，Wang、Li和Zhang等人發(fā)現(xiàn)，N摻雜碳上的Ni單原子有利于催化加氫反應(yīng)。Flytzani-Stephanopoulos團(tuán)隊報道了金屬合金Ni單原子Ni-Cu和Ni-Au在選擇性非氧化乙醇脫氫反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)于單金屬和單原子的催化性能。Furukawa團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)Cu₅Ni/Al₂O₃(Al₂O₃負(fù)載Cu合金，Ni單原子)在苯乙烯加氫反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能，通過DFT計算，催化劑中的Ni原子的分離加速了苯乙烯的吸附，抑制了副反應(yīng)，從而獲得了較高的活性和選擇性。亞胺是重要的中間體，廣泛應(yīng)用于制藥、殺菌劑、農(nóng)藥、染料和香料的合成。腈在加氫過程中，亞胺中間體與胺的縮合反應(yīng)可生成亞胺。但目前的研究大多集中在腈加氫過程中腈向伯胺的加氫過程，而腈向亞胺的加氫過程報道較少。另一方面，飽和羰基化合物廣泛應(yīng)用于制藥、香水和香料中，而α、β-不飽和羰基化合物的選擇性加氫是制備飽和羰基化合物的直接和理想的合成方法。在此基礎(chǔ)上，研究IrNi/SiO₂合金催化劑在選擇性催化加氫反應(yīng)中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有催化加氫技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種二氧化硅負(fù)載銥鎳催化劑IrNi/SiO₂，及其在非均相體系中高選擇性催化苯甲腈、巴豆醛、芐叉丙酮的加氫方法和應(yīng)用，分別制備芐基亞芐胺、正丁醛和4-苯基-丁-2-酮。該制備方法綠色高效、催化加氫轉(zhuǎn)化率高，目標(biāo)產(chǎn)物選擇性高，且易于分離具有廣泛的產(chǎn)業(yè)化前景。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案。