[发明专利]一种单原子铱催化剂及其制备和应用

权利要求书

1.一种负载型单原子铱催化剂，所述催化剂以含有酰胺基吡啶官能团的三维多孔高分子聚合物为载体，贵金属铱为活性组分，铱负载于载体上，催化剂中铱的负载量为0.5 wt%~3.0 wt%；

所述含有酰胺基吡啶官能团的三维多孔高分子聚合物采用如下步骤制备：

将含有氨基吡啶官能团的前体溶解到氯代烷烃中，加入三乙胺置于冰浴下搅拌；将均三苯甲酰氯溶于氯代烷烃溶液中，前体、三乙胺、均三苯甲酰氯三者的摩尔比是3:6:2，氮气氛围下滴加至上述溶液中，室温下搅拌反应，后加热至回流继续反应；将所得产物分别用水洗、乙醇洗涤除去三乙胺盐酸盐，真空干燥后得到淡黄色的含有酰胺基吡啶官能团的三维多孔高分子聚合物AP-POPs粉末；

所述的氨基吡啶官能团的前体为2,6-二（氨基甲基）吡啶、2,6-二氨基吡啶、2,6-二甲酰胺基吡啶中的一种或二种以上。

2.一种权利要求1所述的催化剂的制备方法，其特征在于：所述催化剂采用如下步骤制备：

（1）将含有氨基吡啶官能团的前体溶解到氯代烷烃中，加入三乙胺置于冰浴下搅拌；将均三苯甲酰氯溶于氯代烷烃溶液中，前体、三乙胺、均三苯甲酰氯三者的摩尔比是3:6:2，氮气氛围下滴加至上述溶液中，室温下搅拌反应，后加热至回流继续反应；将所得产物分别用水洗、乙醇洗涤除去三乙胺盐酸盐，真空干燥后得到淡黄色的含有酰胺基吡啶官能团的三维多孔高分子聚合物AP-POPs粉末；

（2）以AP-POPs为载体，加入到醇溶液中，在超声条件下，加入铱前驱体溶液以得到不同负载量的催化剂，所负载铱的量为0.5 wt %~3.0 wt %，浸渍后回流搅拌6-12 h，加入NaBH₄还原，过滤、洗涤、真空干燥，制得铱单原子催化剂Ir₁/AP-POPs。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤（1）中所述的氨基吡啶官能团的前体为2,6-二（氨基甲基）吡啶、2,6-二氨基吡啶、2,6-二甲酰胺基吡啶中的一种或二种以上。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤（1）中所述的氯代烷烃为二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯乙烷中的一种或二种以上；

步骤（1）中所述的冰浴温度为0~5 ℃，所述的室温反应时间为12~24 h，回流反应时间为12~24 h。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤（2）中所述的醇为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇中的一种，载体与醇用量比0.5g/100mL。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤（2）中所述的铱前驱体为氯铱酸，超声时间为5~30分钟，铱与硼氢化钠的摩尔比为1:20~1:60。

7.一种权利要求1所述的负载型单原子铱催化剂的应用，其特征在于：将酰胺基吡啶官能团的三维多孔高分子聚合物负载的单原子铱催化剂、水、碱、二氧化碳、氢气加入到高压反应釜中，反应后得到相应的甲酸-碱复合物，即甲酸盐。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢铵的一种或二种以上，碱的摩尔浓度1mol/L~4 mol/L，催化剂的用量为所加入碱重量的0.1 % ~20 %。

9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：反应温度为80~160℃，反应时间为12~48小时，反应压力为2~8 MPa，其中氢气和CO₂压力比为1:1~3:1。