[发明专利]双金属吡啶薄膜催化剂及其制备和用途

说明书

技术领域

本发明涉及双金属吡啶复合薄膜催化剂的制备方法。利用金属钯和铂与吡啶氮之间的配位键作用，通过自组装的方法，在固体基片上制备形成双金属薄膜催化剂，该薄膜可以用于在温和条件下进行催化加氢反应，属于催化剂材料领域。

背景技术

氢化反应在石油炼制工业中，具有重要的作用，如加氢精制,以脱除油品中存在的含氧、硫、氮等杂质，并使烯烃全部饱和、芳烃部分饱和，以提高油品的质量。催化加氢一般生成产物和水，不会生成其它副产物（副反应除外），产品收率高、质量好，具有绿色化的化学反应和原子经济性。

催化加氢反应的催化剂一般是铂基和钯基催化剂，它们都是催化加氢的能手，具有很大的活性和极优良的选择性，一般催化剂可分为均相催化剂和异相催化剂。均相催化剂有着反应速率高，用量少，产量高，条件温和等优点，但它难与产物分离，容易污染产物等缺点阻碍了它在工业方面的应用，而异相催化剂虽然反应速率较均相的慢一些，但其易于分离（一般利用过滤，磁力吸附等手段）等优点使其格外受工业青睐。目前，催化加氢反应催化剂，一般都是负载型催化剂，如Pt/C、Pt/Al₂O₃、Pd/Al₂O₃、Pd/C、Pd/BaSO₄、Pd/硅藻土、PdO₂、Ru-Pd/C等，这种负载型催化剂可以利用过滤或磁力吸附等手段，使产物和催化剂得到分离。另外，膜催化技术是当前众多催化反应技术中非常有前途的 一个领域，它可以同时完成催化反应和产品分离两大任务。利用膜作为一种催化剂或催化剂载体，是膜科学和膜材料应用研究的前沿领域之一，近年来受到了广泛的关注。

到目前为止，膜催化技术，与颗粒型催化剂相比，研究相对较为薄弱。目前制备贵金属复合膜，一般采用物理气相沉积、化学气相沉积、热喷和化学镀饰等等方法。但上述方法制备过程较为复杂、成本昂贵。

我们利用层层自组装方法，利用金属钯和铂与吡啶氮之间的配位键作用，在固体基片上制备双金属吡啶薄膜催化剂，该薄膜用于催化加氢反应催化剂，对烯烃和硝基苯的催化加氢反应，具有很好的催化活性和选择性。本方法具有工艺简单，成本低廉，操作方便，应用范围广等特点。

发明内容

本发明制备了双金属吡啶薄膜催化剂，在温和条件下对烯烃加氢反应具有很好的催化活性。

本发明结构式为(Pd/bpy/Pt/bpy)_n的复合薄膜，其中bpy为4,4-联吡啶；其结构为层层自组装。

所述的Pd的金属源为K₂PdCl₄；所述的Pt的金属源为K₂PtCl₄。

所述的复合薄膜的制备方法，采用层层自组装方法制备，包括如下步骤：

（1）基片的清洗，并进行聚乙烯亚胺（PEI）修饰；

（2）将步骤（1）获取的基片依次浸入K₂PdCl₄溶液、bpy的乙醇溶液、K₂PtCl₄溶液和bpy（5 mM）的乙醇溶液中，每个沉浸步骤取出后用蒸馏水洗净，吹干；

（3）重复步骤（2），制备获得所述复合薄膜。

所述的复合薄膜用于催化烯烃加氢反应。

所述的烯烃为苯乙烯、4-溴苯乙烯、硝基苯、4-硝基苯乙烯、肉桂酸乙酯、芳樟醇或与前述烯烃分子具有相同基团的有机化合物。

本发明利用联吡啶作为金属的联结基元，通过金属钯与铂和联吡啶氮之间形成的配位键作用，在固体基片上自组装制备钯铂双金属吡啶薄膜催化剂，制备的催化剂具有很好的稳定性以及较高的催化活性。制备条件温和，方法简易，无需特殊的设备，成本低廉。并且制备的催化剂可以在可以在温和条件下实现催化加氢反应。本方法具有工艺简单，操作方便，应用范围广等特点。

附图说明

附图为：(Pd/bpy/Pt/bpy)_n复合薄膜紫外可见光谱表征。仪器型号为Lambda35 光谱仪，产家为美国的 Perkin-Elmer。

具体实施方式

实施例 1：(Pd/bpy/Pt/bpy)_n复合薄膜制备