[发明专利]一种介孔炭微球负载钯和表面功能化的碳量子点的复合催化剂及其制备与应用

权利要求书

1.一种介孔炭微球负载钯和表面功能化的碳量子点的复合催化剂，该催化剂由介孔炭微球载体以及负载在载体上的表面功能化的碳量子点和金属钯组成；所述催化剂的尺寸在400nm～1μm之间；所述的表面功能化的碳量子点和金属钯在载体表面形成一朵朵分散的“雪花”，每朵“雪花”的中心是一个直接负载在载体上的尺寸不大于10nm的表面功能化的碳量子点，金属钯以该表面功能化的碳量子点为锚定位，以片状形式长在其周围形成雪花状形貌，每朵“雪花”的尺寸在40nm～100nm之间；所述表面功能化的碳量子点是在碳量子点表面引入含N官能团，所述含N官能团为氨基、吡啶氮、吡咯氮、石墨氮中的一种或几种；所述催化剂中，金属钯的质量分数不高于10.0wt％，表面功能化的碳量子点的质量分数为2～35wt％。

2.如权利要求1所述的复合催化剂，其特征在于：表面功能化的碳量子点的质量分数为5％～30wt％。

3.如权利要求1所述的复合催化剂，其特征在于：金属钯的质量分数为0.5％～5wt％。

4.一种如权利要求1所述的介孔炭微球负载钯和表面功能化的碳量子点的复合催化剂的制备方法，所述的制备方法如下：

1)以3-氨基酚和甲醛为碳源前驱体，在乙醇-水溶液体系中，以氨水为催化剂，以F127为模板剂，经缩聚反应得到F127/3-氨基酚-甲醛聚合物微球；

2)配制氯钯酸溶液；

3)制备表面功能化的碳量子点，所述表面功能化的碳量子点是在碳量子点表面引入含N官能团，所述含N官能团为氨基、吡啶氮、吡咯氮、石墨氮中的一种或任意几种的组合；

4)采用湿法浸渍将步骤3)中的表面功能化的碳量子点负载到F127/3-氨基酚-甲醛聚合物微球上，然后在氮气气氛中于250-600℃焙烧得到负载表面功能化的碳量子点的介孔炭微球，然后采用紫外光还原法将氯钯酸溶液中的钯负载到介孔炭微球载体上，从而得到介孔炭微球负载钯和表面功能化的碳量子点的复合催化剂。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述的表面功能化的碳量子点采用如下方法制备：按质量比为1～5：10～25：0.1～0.5取柠檬酸、去离子水和含N物质放入水热釜中，所述的含N物质选自下列一种或几种的组合：氨水、乙二胺、尿素、甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、赖氨酸、谷氨酸、色氨酸、酪氨酸、组氨酸、亮氨酸、天冬氨酸，于180-220℃水热反应5-12h，之后取出水热后的样品溶于水中，之后将水溶液装入截留分子量1000、3500或7000的透析袋进行透析，直至袋外溶液无明显的颜色为止，收集透析后的袋外的溶液，得到表面功能化的碳量子点的水溶液。

6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤4)中，紫外还原法的操作方法如下：取负载表面功能化的碳量子点的介孔炭微球，放入反应容器中，向其中加入去离子水和甲醇，然后加入一定量的钯质量浓度为0.01～0.05g/ml的氯钯酸溶液，在100-500w的紫外灯下，照射搅拌1-10h，之后过滤洗涤，真空烘干；其中负载表面功能化的碳量子点的介孔炭微球：去离子水：甲醇：氯钯酸溶液＝0.5-2g：40-160mL：10-40mL：0.1-4mL。

7.如权利要求1所述的介孔炭微球负载钯和表面功能化的碳量子点的复合催化剂在巴豆醛选择性催化加氢合成巴豆醇的反应中的应用。

8.如权利要求7所述的应用，其特征在于：所述催化剂的应用方法为：将巴豆醛和介孔炭微球负载钯和表面功能化的碳量子点的复合催化剂，投入高压加氢反应釜内，密闭反应釜，用氢气置换反应釜内空气，然后升温至30～120℃，确保釜内物料呈熔融或溶液状态，充氢气至釜内压力为0.2～2.5MPa，开始搅拌，反应开始进行，当釜内压力不再下降时，继续恒温恒压搅拌一段时间，之后停止搅拌降至室温，开釜取出加氢液，加氢液经后处理得到巴豆醇。