[发明专利]一种催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种催化剂及其制备方法和应用。所述的催化剂由载体以及负载于载体之上的复合碳‑金属量子点组成，催化剂的粒径在100～1000nm，所述的载体为介孔碳微球；所述复合碳‑金属量子点的尺寸不大于15nm，复合碳‑金属量子点中金属的质量百分数10～90％；所述的复合碳‑金属量子点中的金属为铂、钯、铱、钌、铑中的一种或几种的组合，基于载体质量，铂、钯、铱、钌、铑的负载量分别为0～10.0％、0～10.0％、0～10.0％、0～10.0％、0～5.0％，且钯、铂、铑的负载量不均为0，金属总负载量为1.0～11.5％。本发明提供了所述催化剂在式(I)所示的氯代芳香硝基化合物选择性催化加氢合成式(II)所示的氯代芳胺化合物的反应中的应用，具有加氢反应速率快、高转化率、高催化活性、高稳定性的特点。

(一)技术领域

本发明涉及一种介孔碳微球负载型催化剂及其制备方法与应用，该催化剂可用于氯代芳香硝基化合物催化加氢还原反应。

(二)技术背景

氯代芳香硝基化合物还原成氯代芳胺化合物过程是一类重要的基础有机合成反应，其产物氯代芳胺化合物是一种用途十分广泛的有机化学中间体，在精细化工领域内占据举足轻重的地位。还原过程主要有铁粉还原法、电化学还原法、硫化碱还原法、催化加氢还原法等。由于催化加氢法工艺先进，能耗低，废物排放少，更符合现代化工对绿色化学和原子经济性的要求。然而该方法会存在脱氯现象，有其他有机物及盐酸生成，对催化反应、产品品质以及生产设备带来严重的不利影响。

现有工业化技术通常采用添加脱卤抑制剂[内蒙古民族大学学报:自然科学版,2001,16(1):96-100]、金属助剂[石油化工,2012,14(5):515-519]等达到抑制脱卤目的，但是都不甚理想。另外，常用催化剂所采用的是活性炭载体，由于不同厂家、不同碳源的性质相差较大，对催化剂性能及其催化反应带来了极大的影响。因此，本专利利用碳微球发达的孔隙结构便于活性组分的高分散，提高贵金属的利用率；介孔碳微球的表面基团单一可控，避免了常规活性炭载体复杂表面基团对金属分散及催化反应的影响，并且介孔碳微球的制备工艺简单，成本较低，容易实现工业化。近来，量子点具有独特的尺寸及电子特性，在光催化领域展现了优异的催化性能，在其他一些传统催化领域也展示了良好的应用前景。本专利采用一步合成法制备出复合碳-金属量子点，并将其负载于多孔碳材料上，两种量子点的结合发挥了复合效应，在氯代芳香硝基化合物选择性催化加氢合成氯代芳胺化合物反应中，表现了极好的催化效果。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种介孔碳微球负载型催化剂及其制备方法与应用，该催化剂可应用于氯代芳香硝基化合物选择性催化加氢合成氯代芳胺化合物的反应中，表现出加氢反应速率快、高转化率、高催化活性、高稳定性的特点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种催化剂，所述的催化剂由载体以及负载于载体之上的复合碳-金属量子点组成，催化剂的粒径在100～1000nm，所述的载体为介孔碳微球；所述复合碳-金属量子点的尺寸不大于15nm，复合碳-金属量子点中金属的质量百分数10～90％；所述的复合碳-金属量子点中的金属为铂、钯、铱、钌、铑中的一种或几种的组合，基于载体质量，铂、钯、铱、钌、铑的负载量分别为0～10.0％、0～10.0％、0～10.0％、0～10.0％、0～5.0％，且钯、铂、铑的负载量不均为0，金属总负载量为1.0～11.5％。

进一步，钯的负载量优选为1.5～7.5％。

进一步，铂的负载量优选为1.0～6.5％。

进一步，铑的负载量优选为1.0～4.0％。