[发明专利]单分子杂多酸镶嵌的蜂窝状炭材料负载的纳米金属催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种将单分子杂多酸镶嵌的蜂窝状炭材料负载的纳米金属催化剂用于二氢茉莉酮酸甲酯合成中关键中间体2-亚戊基环戊酮的临氢转位反应的方法，其特征在于，反应在5L间歇反应釜中进行，环戊酮与正戊醛在酸性或者碱性条件下进行羟醛缩合 反应，得到β-羟基羰基化合物，再经过脱水后，得到2-亚戊基环戊酮，2-亚戊基环戊酮经过临氢异构后生成关键中间体2-戊基环戊烯酮；反应用乙醇作为溶剂，在反应釜中投入单分子杂多酸镶嵌的蜂窝状炭材料负载的纳米金属催化剂，用量为2-亚戊基环戊酮量0.01％，依次向反应釜中加入乙醇，2-亚戊基环戊酮；用氮气置换反应釜中的空气3次后向反应釜中通入氢气，保持压力为0.2MPa，升温到40℃后开始反应2h；

所述单分子杂多酸镶嵌的蜂窝状炭材料负载的纳米金属催化剂的制备，包括：

将1g表面活性剂F127溶于10mL的去离子水中搅拌均匀，然后再加入0.3g的钼酸铵搅拌均匀，最后加入2g核糖，搅拌至分散均匀；将混合物加入到聚四氟乙烯釜中反应8h，反应温度140℃；将反应产物离心，水洗，重复三次；再用乙醇洗一次；制备得到单分子杂多酸镶嵌的蜂窝状炭材料；

取100mg的上述单分子杂多酸镶嵌的蜂窝状炭材料分散在1mL去离子水中得到分散液，配制5mg/mL的氯化钯前驱体溶液0.2mL，将两者混合后，采用浸渍法将氯化钯负载在单分子杂多酸镶嵌的蜂窝状炭材料上，然后将混合液蒸干；最后在空速400mL/(min·g)的氢气下还原，还原温度为200℃；

所述单分子杂多酸镶嵌的蜂窝状炭材料负载的纳米金属催化剂，杂多酸和金属都在多孔炭上均匀分散，2D的炭纳米片结构厚度均一，多孔蜂窝状结构的尺寸为180μm，厚度为90nm，孔道直径为9nm，杂多酸分子的斑点图案直径为1.2nm，为单分子分散。

2.一种将单分子杂多酸镶嵌的蜂窝状炭材料负载的纳米金属催化剂用于烯烃的氢甲酯化反应的方法，其特征在于，反应在5L半连续反应釜中进行，在反应釜中投入单分子杂多酸镶嵌的蜂窝状炭材料负载的纳米金属催化剂，依次向反应釜中加入甲醇、CO和乙烯，反应温度50℃，反应总压力2MPa ，反应3h；

所述单分子杂多酸镶嵌的蜂窝状炭材料负载的纳米金属催化剂的制备，包括：

将1g表面活性剂F108溶于10mL的去离子水中搅拌均匀，然后再加入0.2g的磷钨酸搅拌均匀，最后加入3g木糖，搅拌至分散均匀；将混合物加入到聚四氟乙烯釜中反应8h，反应温度130℃；将反应产物离心，水洗，重复三次；再用乙醇洗一次；制备得到多孔炭负载型单分子杂多酸催化剂；

取100mg的上述单分子杂多酸镶嵌的蜂窝状炭材料分散在1mL去离子水中，配制5mg/mL的氯化钯溶液0.2mL，将两者混合后，采用浸渍法将氯化钯负载在单分子杂多酸镶嵌的蜂窝状炭材料上；然后向混合液中加入0.5mmol硼氢化钠进行还原反应，还原温度为60℃；

所述单分子杂多酸镶嵌的蜂窝状炭材料负载的纳米金属催化剂，多孔蜂窝状结构的尺寸为190μm，厚度为110nm，孔道直径为13nm；2D的炭纳米片结构厚度均一，杂多酸分子的斑点图案直径为1.2nm，为单分子分散；金属粒子高度分散。

3.一种将单分子杂多酸镶嵌的蜂窝状炭材料负载的纳米金属催化剂用于乙醇的临氢胺化反应的方法，其特征在于，催化剂采用固定床反应器评价，催化剂用量40g，反应开始前先用氢气在200℃条件下对单分子杂多酸镶嵌的蜂窝状炭材料负载的纳米金属催化剂进行还原，以乙醇为原料，乙醇质量空速为1.5h^-1，乙醇：氢气：氨的摩尔比为1：2.5：1.25，反应压力0.6MPa ，反应温度165℃；

所述单分子杂多酸镶嵌的蜂窝状炭材料负载的纳米金属催化剂的制备，包括：

将1g表面活性剂F127溶于10mL的去离子水中搅拌均匀，然后再加入0.3g的钼酸铵搅拌均匀，最后加入2g核糖，搅拌至分散均匀；将混合物加入到聚四氟乙烯釜中反应8h，反应温度140℃；将反应产物离心，水洗，重复三次；再用乙醇洗一次；制备得到单分子杂多酸镶嵌的蜂窝状炭材料；

取100mg的上述单分子杂多酸镶嵌的蜂窝状炭材料分散在1mL去离子水中，配制5mg/mL的硝酸钴溶液4mL，采用浸渍法负载；然后在空速400mL/(min·g)的氢气下还原，还原温度450℃。