[发明专利]交联聚合物包覆Pt/ZnO无机纳米粒子催化剂及制备和不饱和醛/酮加氢反应中的应用

说明书

本发明公开了一种交联聚合物包覆Pt/ZnO无机纳米粒子的催化剂，为浸渍法经紫外光照射还原后制备的Pt/ZnO纳米粒子表面硅烷化改性后，与含有C＝C的单体及交联剂自由基聚合所得的复合物；所述的含有C＝C的单体为丙烯酸类、丙烯酸甲酯类单体。本发明催化剂催化不饱和醛/酮化合物选择性加氢反应，催化效率高，不需要除氢气外的其他任何还原剂或无机碱等反应助剂，反应结束后，催化剂可通过离心或过滤分离循环利用，绿色环保，更加符合可持续发展的要求。

技术领域

本发明涉及催化剂设计技术领域，尤其涉及一种交联聚合物包覆Pt/ZnO无机纳米粒子催化剂及其制备方法，以及交联聚合物包覆Pt/ZnO无机纳米粒子催化剂在不饱和醛/酮化合物选择性加氢反应中的应用。

背景技术

在α,β-不饱和醛/酮选择性加氢反应中，由于在热力学上C＝C键比C＝O键的活化能低、在动力学上C＝C键比C＝O键更活泼，所以在常规加氢催化剂作用下，α,β-不饱和醛/酮的主要产物多为饱和醛/酮，而更有价值的产物不饱和醇的选择性较低。因此，将分子中与C＝C键共扼的C＝O键选择还原对于催化研究者来讲是一个重要的挑战。并且通过C＝O键的选择还原来制备不饱和醇，在工业上具有重要的意义，这种醇可以用于香料剂、芳香剂以及合成药物产品的中间体用。

由于贵金属Pt特有的电子结构、高的化学稳定性、良好的活性，以Pt为活性组分制备的催化剂在众多催化反应尤其是加氢反应(α,β-不饱和醛加氢、芳硝基化合物加氢、烃类加氢等)、CO氧化、NO_x还原、质子交换膜燃料电池阳极的氧化还原反应(ORR)中得到大量关注和研究应用。ZnO因其化学性质稳定，价格低廉，经常被选为贵金属纳米粒子的载体，然而ZnO对水生物有一定的毒性，故以ZnO为载体制备的贵金属纳米粒子催化剂在回收过程中势必会造成环境污染，而有机聚合物种类繁多、可选择范围广，比如酸碱性、亲疏水性、空间交联结构等性质，通过精细调变这些性质，秉着绿色化学的宗旨，将浸渍法制备的Pt/ZnO纳米粒子包覆在其中，其一，能够有效调控其周围微环境，减少环境污染；其二，覆盖了Pt/ZnO纳米粒子较强的活性位点，暴露出较弱的活性位点，进而显著增强α,β-不饱和醛/酮选择性加氢反应目标产物的选择性；其三，易于分离的同时能很好地固定Pt贵金属纳米粒子，在很大程度上避免了Pt贵金属纳米粒子的流失。

本发明针对α,β-不饱和醛/酮选择性加氢反应特点，设计合成一种交联聚合物包覆Pt/ZnO无机纳米粒子催化剂，通过交联聚合物修饰Pt/ZnO无机纳米粒子表面，实现较高的催化效率及选择性，反应结束后催化剂易于分离并且可回收再利用。

发明内容

本发明提供了一种催化效率高、易于回收的交联聚合物包覆Pt/ZnO无机纳米粒子催化剂。

本发明还提供了一种交联聚合物包覆Pt/ZnO无机纳米粒子催化剂的制备方法，该方法操作简单、易于控制，适合工业化生产。

本发明还提供了一种交联聚合物包覆Pt/ZnO无机纳米粒子催化剂在催化α,β-不饱和醛/酮选择性加氢反应中的应用方法，该方法中的催化剂可以进行回收和再利用。

一种交联聚合物包覆Pt/ZnO无机纳米粒子复合物催化剂是ZnO浸渍于铂盐溶液中经紫外光照还原得到的Pt/ZnO纳米粒子表面硅烷化后，表面环氧基团与含有C＝C的单体、交联剂自由基聚合所得的复合物。

所述的铂盐溶液为氯铂酸、六氯铂酸钠、六氯铂酸钾一种或二种以上的水、甲醇或乙醇溶液。

所述的含有C＝C的单体为式(I)结构式所示的化合物：