[发明专利]微纳化单分散磷化铜催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公布了一种微纳化单分散磷化铜催化剂及其制备方法和应用，微纳化单分散磷化铜催化剂是以羟基磷灰石作为载体，磷化铜作为活性组分，利用离子交换法将活性组分离子首先引进载体晶格中，然后持续升温还原法，原位形成单分散磷化铜催化剂。所得的微纳化单分散磷化铜催化剂活性组分与载体具有较强的相互作用，催化剂稳定性好。本发明具有活性组分负载量高、分散均匀、活性组分单一等特点。该制备方法简单，易于规模化生产，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种单分散催化剂的微纳化制备方法，具体涉及一种微纳化单分散磷化铜催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

纳米催化剂的高度分散可以暴露更多的表面配位不饱和原子，提高其催化活性。活性组分单分散，即活性组分以单分散的形式负载与载体上，是活性组分高分散的极限。单分散催化剂近年来受到越来越多的关注，成为多相催化领域的研究热点。

但单分散催化剂也存在明显的不足。即表面能随材料尺寸的减小而增大，导致单分散催化剂不稳定，易产生团聚现象，进而导致单分散催化剂失活。稳定性一直是制备单分散催化剂的重要挑战。

同时，目前单分散催化剂的制备工艺主要包括共沉淀法、浸渍法、原子层沉积法、反Ostwald熟化法、逐步还原法、固相融熔法等。所得单分散催化剂或存在担载量相对较低、或制备过程比较复杂、或反应过程结构不够稳定等缺点。简单高效的制备高质量的单分散催化剂是该领域的另一重要挑战。

发明内容

针对目前单分散催化剂存在的上述缺点，本发明目的在于提供一种微纳化磷化铜催化剂。

本发明的再一目的在于：提供一种上述微纳化磷化铜催化剂产品的制备方法。

本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。

本发明目的通过下述方案实现：一种微纳化单分散磷化铜催化剂，以羟基磷灰石作为载体，磷化铜作为活性组分，磷化铜以单分散的形式均匀分散于羟基磷灰石表面。

本发明提供一种所述的微纳化单分散磷化铜催化剂的制备方法，利用离子交换法将磷化铜活性组分离子首先引进载体晶格中，然后特定条件下程序升温还原法，原位形成单分散磷化铜催化剂，包括以下步骤：

羟基磷灰石载体的制备：称取钙源和磷源分别溶解于去离子水中，所述钙源、磷源的浓度为0.2-0.5mol/L，用酸溶液调节pH=2-4；将钙源和磷源按摩尔比为5:3在剧烈搅拌条件下混合；搅拌条件下氨水调节pH=10-12，40-90℃水浴反应4-10h，静置老化18-24h；过滤、去离子水洗涤，冷冻干燥，得羟基磷灰石载体；

微纳化单分散磷化铜的制备：将羟基磷灰石分散于铜源溶液中，使铜源与羟基磷灰石的质量比为0.1-10%，室温搅拌2-5h；离心、洗涤，50-100℃干燥，600-800℃氢气气氛还原4-6h，得微纳化单分散磷化铜。

所述的钙源为硝酸钙、氯化钙或其组合；所述的磷源为磷酸一氢铵、磷酸二氢铵、磷酸铵、磷酸中的一种或组合；所述铜源为硝酸铜、氯化铜或其组合；所述酸溶液为硝酸、盐酸、硫酸、磷酸中的一种或组合；所述氢气气氛为5%-10%的氢氩混合气。

所述铜源的浓度为0.01-0.03mol/L；铜与羟基磷灰石的质量比为0.1-10%。

本发明提供一种微纳化单分散磷化铜催化剂在二氧化碳氮甲酰化中的应用。