[发明专利]一种喹啉加氢的多元金属纳米催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种喹啉加氢的多元金属纳米催化剂的制备方法，以碳基材料为载体，负载多组分金属制成二元或三元金属负载型催化剂，记作：NM‑TM/C或NM‑NM‑TM/C，其中NM为Pt、Ir、Ru、Au、Rh、Pd或Ag中的一种，TM为Ni、Co、Cu或Fe中的一种，其中NM负载量为0.1％‑3％,TM含量为1％‑20％。发明通过贵金属与过渡金属之间的协同效应，在降低贵金属用量的同时，提高了催化性能和催化剂的稳定性，降低了催化剂的合成成本，有利于提高工业生产的经济效益。最终实现节能环保高效的喹啉加氢催化过程；本发明中三元金属纳米催化剂可在室温条件下进行高效喹啉加氢，实现产物的转化率高，催化剂成本低，反应过程绿色无污染等优点，具有良好的工业应用价值。

技术领域

本发明涉及工业催化技术领域，具体是喹啉加氢的多元金属纳米催化剂的制备和应用。

背景技术

喹啉(Q)及其衍生物的加氢是一个引人注目的研究领域，因为1，2，3，4-四氢喹啉(THQ)等加氢产物具有广泛的工业应用前景，包括石油化工和精细化工产品的生产，以及用于药物和农用化学品的的开发。正是由于四氢喹啉衍生物的广泛用途，因此，氢化喹啉衍生物新方法的研究一直受到人们的重视。合成THQ的方法包括催化环化、贝克曼重排和喹啉直接部分加氢。在这些方法中，最简单的制备方法是用喹啉催化加氢。经查阅大量文献和专利得知，大多数反应中，过渡金属络合物作催化剂的较多，但是这些催化剂都存在一些缺点，比如：催化活性低、反应条件苛刻或催化剂稳定性差等。也有人研究过含Au、Pd、Rh、Ir、Os和Ru等贵金属的络合物。这些催化剂反应条件大多都是比较温和的，产物的转化率和选择性都比较高，但是由于贵金属的价格比较昂贵的，产物和催化剂分离和催化剂稳定性的提高都是目前面临的难题。为了解决以上的多数问题，喹啉加氢多相催化剂的开发具有好的前景。

纳米催化在工业催化中具有很高的地位，也是当今关于催化研究的主流趋势。但是，大部分的文献中都记录了单金属或双元金属纳米催化剂对喹啉加氢反应活性的研究，如：Sorribes Ivan et.al.Nanolayered Cobalt-Molybdenum Sulfides as HighlyChemo-and Regioselective Catalysts for the Hydrogenation of QuinolineDerivatives,ACS Catalysis,2018,8,4545,-4557中，用水热法合成的纳米钴-钼硫化物催化剂，在氢气压力为6bar及反应温度为100-120℃下，反应时间为12-18h，气相色谱法测定后计算喹啉加氢制的转化率和收率高达90％以上。本发明中首次出现三元金属纳米催化剂在喹啉加氢反应中应用。

针对以上喹啉加氢反应过程中出现的一系列问题，本文旨在制备一种催化剂活性高、稳定性好、无污染并能优化反应条件的一种高效催化剂。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明提供了喹啉加氢的多元金属纳米催化剂，通过贵金属与过渡金属之间的协同作用，即达到了贵金属催化剂的效果，也降低了贵金属的使用量，大大降低了催化剂的成本，有利于工业生产的进行。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种喹啉加氢的多元金属纳米催化剂的制备方法，以碳基材料为载体，负载多组分金属制成二元或三元金属负载型催化剂，记作：NM-TM/C或NM-NM-TM/C，其中NM为Pt、Ir、Ru、Au、Rh、Pd或Ag中的一种，TM为Ni、Co、Cu或Fe中的一种，其中NM负载量为0.1％-3％,TM含量为1％-20％。

进一步，包括下列制备步骤：

(1)将一定量过渡金属盐的溶液溶于乙醇和水的混合溶液中，使其充分溶解，搅拌均匀，然后加入碱性溶液，经过调节溶液pH至10-12；

(2)将还原剂加入步骤(1)中得到的混合溶液中，进行充分磁力搅拌，直至溶液混合均匀；