[发明专利]一种碳负载磷化二钌纳米团簇双功能催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种碳负载磷化二钌纳米团簇双功能催化剂及其制备方法和应用，本发明催化剂的制备方法为：将活性炭粉末和Ru前驱体分散在水中，搅拌，使Ru前驱体充分的吸附在活性炭的表面，然后蒸发除去水分，所得固体粉末与次磷酸钠混合研磨后，置于管式炉中于惰性气氛下进行高温煅烧，使负载在活性炭上的Ru前驱体与次磷酸钠在高温下反应转化为磷化二钌活性成分，煅烧后的产物用水洗涤后，干燥，即得所述碳负载磷化二钌纳米团簇双功能催化剂。本发明的碳负载磷化二钌纳米团簇双功能催化剂，既能用于催化喹啉加氢的反应，又能催化1,2,3,4‑四氢喹啉脱氢反应，并且本发明催化剂的催化活性高且稳定性好，催化剂的制备方法简单，易于工业大批量生产。

技术领域

本发明公开了一种碳负载磷化二钌纳米团簇双功能催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

喹啉和1,2,3,4-四氢喹啉及其衍生物是合成药物、农药、染料生物碱和许多其他生物活性分子的重要中间体，具有十分重要的应用价值。其次喹啉及其衍生物也是合成制备一些医用药物的重要原料。喹啉类化合物主要是用于合成抗疟疾药物、解热镇痛药物、局部麻醉药物等，除了用于药物合成外，喹啉及其衍生物还被用于研究和治疗艾滋病。因此开发喹啉加氢和1,2,3,4-四氢喹啉及其衍生物脱氢的双功能催化剂在该加氢和脱氢反应的工业生产中应用重要，并且具有重要的工业价值。目前在喹啉的加氢和1,2,3,4-四氢喹啉的脱氢反应方面主要集中在开发高选择性、高活性、高稳定性并且可以有效地完成加氢和脱氢两个反应的双功能催化剂。尽管Pd, Pt, Rh和Co基催化剂(Danhua Ge, Lei Hu,Jiaqing Wang, Xingming Li, Fenqiang Qi, Jianmei Lu, Xueqin Cao, Hongwei Gu;Reversible Hydrogenation–Oxidative Dehydrogenation of Quinolines over aHighly Active Pt Nanowire Catalyst under Mild Conditions; ChemCatChem; 2013,5, 2183–2186; Christophe Deraedt, Rong Ye, Walter T. Ralston, F. Dean Toste,Gabor A. Somorjai; Dendrimer-Stabilized Metal Nanoparticles as EfficientCatalysts for Reversible Dehydrogenation/Hydrogenation of N-Heterocycles; J.Am. Chem. Soc.; 2017, 139, 18084−18092; Jinlei Li, Guoliang Liu, XiangdongLong, Guang Gao, Jun Wu, Fuwei Li; Different active sites in a bifunctionalCo@N-doped graphene shells based catalyst for the oxidative dehydrogenationand hydrogenation reactions; Journal of Catalysis, 2017, 355, 53–62.)已经被报道可以被用作喹啉加氢和1,2,3,4-四氢喹啉脱氢的双功能催化剂。但是贵金属基催化剂Pd, Pt, Rh由于稀有性和高成本限制了它们在催化方面的应用，而且Co催化剂由于制备过程过于复杂，而且载体也十分昂贵也不适用于工业催化方面的应用。所以开发高效并重复利用且制备简单的负载型双功能催化剂在喹啉加氢和四氢喹啉脱氢方面的应用是十分重要的。过渡金属因其含有未填满的d轨道以及未配对的d轨道电子，有望替代贵金属成为新型的催化剂。到目前为止，研究者已经对过渡金属及其化合物（硫化物，氮化物，碳化物和磷化物等）的催化活性在加氢方面有了一定的研究。其中，过渡金属磷化物由于具有类氢化酶催化机理的高催化活性而受到特别关注。

发明内容