[发明专利]一种高分散负载型铜基金属催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，特别是涉及一种高分散负载型铜基金属催化剂的制备方法和将该催化剂用于肉桂醛的选择性催化加氢反应过程。

技术背景

肉桂醇是典型的α，β-不饱和醇，在精细化工合成中是重要的中间体之一，广泛用于香精、香料的制备以及医药合成领域。目前，肉桂醇大多通过肉桂醛选择性加氢制得，由于C＝O键的键能(715kJ/mol)大于C＝C键的键能(615kJ/mol)，又同时存在共轭C＝C键和C＝O键，若想有选择地使C＝O键加氢而保留C＝C双键并不易。研究表明，为了提高对肉桂醛的选择性加氢，许多贵金属和贵金属合金催化剂被用来对肉桂醛选择性加氢转化成肉桂醇。例如，Milone等【Milone C，et al.Appl.Catal.A：Gen，2008，163，167】研究发现将贵金属Au负载在TiO₂上使肉桂醛在转化率为93％，肉桂醇的选择性为47％；Koo-amornpattana等【Koo-amornpattana W，et al.Catal.Today，2001，277，287】利用最佳比例的Pt-Co合金在碱性溶液条件下对肉桂醛进行选择性加氢，其在转化率为98％下肉桂醇的选择性为93％。但由于贵金属的成本比较高，这就加大了应用于大规模工业生产难度。因此，制备价格低廉且高活性、高分散催化剂的研究具有重要的理论意义和工业应用前景。

球型γ-Al₂O₃作为载体使用时具有比表面大、强度高和孔结构优良等优点，大大提高了传质和催化效果。将金属催化剂负载在球型γ-Al₂O₃上，可以很大程度上提高活性组分的分散性，使所制备的催化剂具有更高的强度和稳定性，并且在工业应用中易于分离和再利用。

层状双金属复合氢氧化物又称为水滑石(Layered Double Hydroxides，简写为LDHs)是一种典型的阴离子型层状材料，其结构通式为：[M_1-x²⁺M_x³⁺(OH)₂]^x+(A^n-)_x/n·mH₂O，其中M²⁺、M³⁺分别表示位于层板上的二价阳离子和三价阳离子，A^n-表示层间可交换的电荷补偿离子。由于水滑石独特的结构，使其具有层板金属种类、电荷密度和粒子尺寸可调、层间阴离子可换等特点。水滑石层板上的金属离子是按一定方式均匀的分布，形成了特定的化学组成和结构。但水滑石经过高温焙烧后层板易坍塌和烧结聚集，得到的金属氧化物粒子尺寸大并且分散性较差。若将水滑石原位负载在球型γ-Al₂O₃上，不仅可以防止水滑石因高温焙烧后烧结聚集，而且还可以提高比表面和粒子的分散性，使由此为前体制备的金属催化剂具有高活性、高分散、高强度和较好的稳定性，在工业催化等方面具有很大的应用价值。

发明内容

本发明目的是提供一种高分散负载型铜基金属催化剂及其制备方法，以及将其应用于肉桂醛选择性催化加氢反应。

本发明的技术方案是以尿素为沉淀剂提供碱性环境，球型γ-Al₂O₃在碱性条件下分解出Al(OH)₄^-，不断地激活表面Al源，由于溶液中存在Cu²⁺、其他二价金属离子和阴离子，可以在球型γ-Al₂O₃表面原位合成铜基水滑石，再经过高温分解和还原，得到高分散负载型铜基金属催化剂。

所述的高分散负载型铜基金属催化剂，是在γ-Al₂O₃表面负载Cu和MO，其化学式为Cu/MO/γ-Al₂O₃，其中M为Zn、Mg、Co、Ni中的一种，催化剂中Cu的质量百分含量为0.5～10％，较佳的质量百分含量为3～6％，铜纳米粒子的粒径分布为3～9nm。

本发明的高分散负载型铜基金属催化剂制备步骤如下：

A.原位合成负载型铜基水滑石LDHs/γ-Al₂O₃