[发明专利]一种硫碳球负载贵金属催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种硫碳球负载贵金属催化剂及其制备方法与应用。所述的催化剂由硫碳球以及负载于硫碳球表面的活性组分组成；所述的硫碳球的硫元素以C‑S键的形式存在于硫碳球骨架和表面上，其中硫元素与碳元素的质量比为0.05～20％；所述的活性组分为铂族金属粒子，其粒径在4～10nm；所述硫碳球负载贵金属催化剂呈球形，其直径在100～1000nm之间。本发明提供了所述催化剂在C＝N键选择性催化加氢还原反应中的应用。本发明通过4,4'‑硫代双苯硫酚自聚原位掺杂硫合成硫碳球，使硫元素以C‑S键的形式存在于硫碳球骨架和表面上，能够有效提高金属分散度以及调变金属粒子外层电子分布特性，该催化剂应用于C＝N键选择性加氢反应中，表现高转化率、高催化活性、高稳定性和高反应速率的特点。

(一)技术领域

本发明涉及一种硫碳球负载贵金属催化剂及其制备方法与应用，具体涉及该催化剂在C＝N键选择性加氢反应中的应用。

(二)技术背景

铂族金属在很多化学反应中表现出了优异的催化性能，例如均相催化反应中的羰基加成反应、酰氯加成反应、烯烃氧化反应、C-C合成反应，多相催化剂主要有石油重整Pt-Re/Al₂O₃催化剂、汽车尾气净化Pt-Rh/Al₂O₃催化剂、对苯二甲酸精制的加氢Pd/C催化剂、氯代硝基苯催化加氢的Pd/C催化剂。但其在选择性加氢还原反应中还存在几个问题有待解决。

1)金属高效利用。铂族金属自然界存在量少，价格昂贵，因此铂族金属催化剂通常是将其负载到载体上，提高其分散度，降低表面金属粒子尺寸。在选择性加氢反应中，载体通常采用氧化铝、活性碳、硫酸钙等，其中尤以活性炭耐酸耐碱，回收简便，应用最广。在活性炭负载铂族金属时，表面基团对其影响非常大，对此方面的研究吸引了极大的关注，但结论莫衷一是。李莉香等人通过热处理法制备氮掺杂的活性炭，含氮官能团明显提高活性炭水分散性和表面活性，使得铂颗粒多以小于5nm的粒子均匀分布在载体表面[李莉香,张砚秋,孙盼松,等.氮掺杂活性炭及其载铂催化剂氧还原催化活性[J].新型碳材料,2016,31(3):287-292.]；Engelhard公司制备的硫掺杂活性炭负载铂金属，还原后得到的Pt/C催化剂的Pt粒径小于10nm[Keith C D,Bair D L.Method of preparing a sulfided platinumon carbon catalyst:,US3275567[P].1966.]。但是不同厂家不同材质不同批次生产的活性炭性质不可避免存在差异性，造成碳载贵金属催化剂制备过程的不稳定性难题。