[发明专利]一种铑/磷烯负载型催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种铑/磷烯负载型催化剂及其制备方法和应用。所述铑/磷烯负载型催化剂由片层磷烯和RhCl₃制成，制备方法包括：将黑磷通过液相超声辅助剥离制得类石墨烯片层结构；将RhCl₃溶于去离子水中，搅拌均匀后按配比加入所述片层磷烯中，于30‑150℃下反应60‑600min，然后离心干燥，即得。本发明铑/磷烯负载型催化剂的制备方法简单便捷、绿色环保；所制得的负载型催化剂活性高、性能良好。将制得的负载型催化剂用于橡胶的加氢催化，可以达到较高的加氢度。

技术领域

本发明涉及一种用于催化加氢的负载型催化剂，具体涉及铑/磷烯负载型催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

橡胶加氢是改善橡胶性能的一个重要手段，可以改善橡胶的力学性能、耐热性能及耐老化性能，因此多年来一直是科学研究的重点。橡胶加氢过程中常常用到贵金属纳米催化剂，其中铑、钌、钯等是加氢催化领域研究最为深入的几种贵金属。

铑纳米材料由于其独特的性质而被广泛地应用于工业催化领域，尤其是在石油炼制、精细化学合成、汽车废气净化等方面的应用十分突出。但是，稀少的储存量及昂贵的价格极大地限制了铑催化剂的应用，合成具有高效催化活性的铑催化剂十分必要。

传统的提高催化剂催化活性的方法是通过减少催化剂颗粒的尺寸提高比表面积从而增大基底物与催化剂的接触面实现的。尺寸调控所面临的一个严峻的问题是因尺寸效应而发生纳米颗粒团聚导致催化剂活性面积和活性位点大大减少。因此，还需要寻找新的方法构建表面积大且不易团聚的纳米金属催化剂以提高催化活性及使用寿命。

为了解决上述问题，负载型催化剂得到了人们的青睐。人们已经应用了不同载体例如二氧化硅、二氧化钛、氧化铝等制备催化剂，并在加氢领域取得了可观的进展。但是大多载体与过度金属的结合，不能单单依靠物理吸附，为了提高负载量只能通过表面改性增加金属着位点的手段，例如二氧化硅与硅烷偶联剂反应使其表面带有氨基，复杂了制备工艺。

发明内容

为了克服上述技术问题，本发明提供一种制备工艺简单，且比表面积大、稳定高效的铑负载磷烯催化剂及其制备方法及加氢应用。

本发明所采用的技术方案如下：

一种铑/磷烯负载型催化剂，以磷烯片层为载体，负载RhCl₃而制得。

其中，所述磷烯片层与RhCl₃质量比为(1-10):(1-4)，优选为(1-3):1，进一步优选为2:1。

所述铑/磷烯负载型催化剂中铑纳米颗粒的粒径为2-50nm，优选为5-20nm。

所述磷烯片层的厚度为50-500nm，优选为50-100nm，平均层数为20-200，优选为20-100。

所述磷烯片层是由黑磷在吡咯烷酮溶液中超声剥离而得到的。

在所述磷烯片层的制备过程中，所述黑磷与吡咯烷酮溶液的质量体积比为(300-400)mg：(80-100)ml；所述吡咯烷酮溶液浓度为3.75mg/L。

所述超声功率为300-1000W；超声时间为1-8h，优选1-4h。为了取得更好的效果，可在超声处理中间加适当去离子水。

本发明还提供一种铑/磷烯负载型催化剂的制备方法，包括：将磷烯片层加入RhCl₃水溶液中，搅拌均匀，反应后离心干燥，即得铑/磷烯负载型催化剂。

其中，所述RhCl₃水溶液的浓度为(5-10)g/L。

所述反应温度为30-150℃，优选75-85℃；所述反应时间为60-600min。

所述离心转速为5000-10000r/min，优选为8000-10000r/min。