[发明专利]一种钯/碳纳米管催化剂及制备和应用

权利要求书

1.一种钯/碳纳米管催化剂，其特征在于：钯纳米粒子担载于碳纳米管管腔内部或外部，催化剂中钯的担载量为0.1-10wt%。

2.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于：以碳纳米管外径为3-100nm，最好为10-50nm；钯以金属钯质量计担载量为1-10%，其钯纳米粒子直径尺寸大小为2-5nm。

3.一种权利要求1或2所述催化剂的制备方法，其特征在于：过程如下：

a）将碳纳米管置于浓硝酸中处理3-18小时，最好为6-12小时；过滤，洗涤，干燥，得到功能化的碳纳米管载体；

b）将步骤a得到的碳纳米管载体浸于金属钯盐溶液中，室温下超声处理；

c）将步骤b的碳纳米管和金属钯盐的溶液混合物搅拌，缓慢蒸发溶剂直至成固体状混合物；所述钯盐溶液与碳纳米管的比例为5-100mL/g碳纳米管；

d）将步骤c得到的混合物置于干燥箱中干燥，研磨；用甲酸钠水溶液在70～120°C加热条件下还原30～180分钟，过滤，洗涤，干燥，得到钯纳米粒子负载于碳纳米管管腔内部的钯/碳纳米管催化剂。

4.一种权利要求1或2所述催化剂的制备方法，其特征在于：过程如下：

a）将碳纳米管置于浓硝酸中处理3-18小时，最好为6-12小时；过滤，洗涤，干燥，得到功能化的碳纳米管载体；

b）将步骤a得到的碳纳米管载体浸于二甲苯中，室温下超声处理；二甲苯与碳纳米管的用量比为10-30mL/g碳纳米管；

c）将步骤b的碳纳米管和金属钯盐的溶液混合物搅拌均匀；

d）在步骤c得到的混合物中加入甲酸钠水溶液后搅拌均匀；

e）在步骤d得到的混合物中加入乙醇萃取分离二甲苯，所得固体混合物经过滤，干燥，研磨，得到钯纳米粒子担载于碳纳米管管腔外部的钯/碳纳米管催化剂；

5.如权利要求3或4所述的方法，其中，碳纳米管为单壁碳纳米管，双壁碳纳米管或多壁碳米管，其中多壁碳纳米管的管腔外径范围为3-100nm，最好为10-50nm；

所用的金属钯盐为各种钯的盐，包括氯化钯、醋酸钯、硝酸钯中的一种或二种以上，金属钯盐的溶液的溶剂为水、乙醇和丙酮中的一种或二种以上的混合溶液；

金属钯盐溶液的浓度为0.5-10mg Pd/mL。

6.如权利要求3或4所述的方法，其中，超声处理采用超声震荡器，功率为120-1000W，工作频率为40-60KHz，时间为1-3小时，最好为3小时；

其中，甲酸钠水溶液浓度为24-42mg/mL，所用甲酸钠与还原的钯的摩尔比为10-20:1。

7.一种权利要求1或2所述的钯/碳纳米管催化剂的应用，所述的钯/碳纳米管催化剂用于α,β不饱和羧酸的多相氢化反应和多相不对称氢化反应。

8.如权利要求7所述的应用，所述的钯/碳纳米管催化剂用于反应之前经过氢气还原，还原温度为25-800°C，最好为200-600°C，还原时间为10-720分钟，最好为30-180分钟。

9.如权利要求7所述的应用，反应条件：温度25-150°C；搅拌速度400-1800rpm；氢气压力为0.1-10MPa；溶剂为水、1,4-二氧六环、四氢呋喃、甲苯、丙酮、乙酸乙酯、正己烷、甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇、二甲氧基乙烷和叔丁基甲基醚中的一种或两种以上。

10.如权利要求7或9所述的应用，所述的α,β不饱和羧酸可分为以下几类中的一种或二种以上：

1）α苯基肉桂酸类

分子式为ArCH=CArCOOH，其中Ar为各种单取代或多取代的芳基环，取代基包括H,CH₃,C₂H₅,CH₃O,CF₃或F；

2)α烃基肉桂酸类

分子式为ArCH=CRCOOH,R=CH₃,C₂H₅,n-C₃H₇,i-C₃H₇或t-C₄H₉；其中Ar为各种单取代或多取代的芳基环，取代基包括H,CH₃,C₂H₅,CH₃O,CF₃或F；3）烃基α,β不饱和羧酸类

分子式为R₁CH=CR₂COOH,R₁或R₂=CH₃,C₂H₅,n-C₃H₇,i-C₃H₇或t-C₄H₉。