[发明专利]氮修饰炭载贵金属加氢催化剂的制备和在吡啶环类化合物加氢反应中的应用

权利要求书

1.一种氮修饰炭载贵金属加氢催化剂的制备方法，其特征在于：所述的制备方法按照如下步骤进行：

1）炭表面基团归一化选择性处理：取活性炭，所述的活性炭表面仅含有CO₂离去基团且CO₂离去基团总含量不高于0.8μmol/g，将活性炭用处理剂进行氧化处理，具体采用如下步骤对活性炭进行处理剂处理：将活性炭均匀分散至浓度为15-40 wt%的处理剂溶液中，所得悬浊液在搅拌下逐渐升温至50-95℃，持续处理5-15h，期间循环冷凝并以碱液吸收尾气，然后将悬浊液冷却至室温，抽滤，水洗至pH值中性，之后烘干；所述的处理剂为高氯酸、氯酸钠或硝酸，然后将经处理剂处理的活性炭置于流动的氩气气氛中升温至500-700℃进行保温处理，处理完成后降至室温，氩气气氛下取出样品并密封保存，得到预处理后的活性炭；

2）缩合反应制备氮修饰活性炭：将伯胺类有机物溶于水中，加入预处理后的活性炭充分混合均匀，然后置于水热釜中在二氧化碳气氛中进行水热反应，所述的水热反应条件为：温度为150-250℃，时间10-20 h，二氧化碳气氛，气压1.0-5.0 MPa，反应完全后分离样品，将样品水洗至中性、烘干，得到氮修饰活性炭；

3）负载贵金属：采用紫外光还原法将贵金属负载到步骤2）获得的氮修饰活性炭上，所述的贵金属为钯和/或铂，得到氮修饰炭载贵金属加氢催化剂。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述活性炭颗粒尺寸满足以下条件：200-300目之间的颗粒质量含量不低于80%。

3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤1）中，所述处理剂溶液的体积用量以活性炭的质量用量计为2-30 mL/g，烘干条件为：于80-120℃真空烘干3-5小时；将经处理剂处理的活性炭以1-10℃/min的速率升温至500-700℃之间，保温处理1-5小时。

4.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤2）中，所述的伯胺类有机物至少含有两个胺基基团；所述伯胺类有机物与预处理后的活性炭的投料质量比为1-10：1，伯胺类有机物与水的质量比为1：1-10。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤2）中，所述的伯胺类有机物为1,2-丙二胺、乙二胺或己二胺。

6.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤3）中，所述的贵金属钯和/或铂的负载量为0.1-10wt%。

7.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述的紫外光还原法按照如下实施：将氮修饰活性炭分散到水中，搅拌下将含贵金属离子的溶液逐滴加入到氮修饰活性炭浆液中，滴加完毕后室温下紫外光照射一定时间，控制紫外光波长为280-200nm，光照时间为5s-5min，然后继续搅拌0.5-2.0小时，抽滤，水洗至pH值中性，烘干，得到氮修饰炭载贵金属加氢催化剂。

8.根据权利要求1所述的制备方法制得的氮修饰炭载贵金属加氢催化剂在催化吡啶环类化合物加氢合成哌啶类化合物中的应用，所述应用具体为：将吡啶环类化合物和所述氮修饰炭载贵金属加氢催化剂投入高压加氢反应釜内，密闭反应釜，置换空气后充入氢气开启搅拌，在温度为20-60℃、氢气压力为0.1-1.0MPa的条件下进行催化加氢反应，得到哌啶类化合物；所述的催化加氢反应在溶剂中进行或者在无溶剂条件下进行，所述的溶剂为甲醇、乙醇、DMF中的一种或两种以上任意比例的混合溶剂。

9.如权利要求8所述的应用，其特征在于：所述的吡啶环类化合物为同时含有吡啶环和苄基的化合物，所述的加氢反应过程中发生吡啶环加氢和加氢脱苄基的耦合氢化反应。

10.如权利要求9所述的应用，其特征在于：所述的氮修饰炭载贵金属加氢催化剂应用于N-苄基-2,3-吡啶二甲酰亚胺催化加氢合成2,3-哌啶二甲酰亚胺的反应。

11.如权利要求8-10任一项所述的应用，其特征在于：当作为催化剂原料的活性炭颗粒尺寸满足以下条件时：200-300目之间的颗粒质量含量不低于80%，所述催化剂应用于微通道反应器。