[发明专利]一种具有界面协同作用的铜基催化剂的制备方法及其应用

权利要求书

1.一种具有界面协同作用的铜基催化剂，其特征在于，所述的具有界面协同作用的铜基催化剂的结构为：铜纳米颗粒高分散地锚定在层状结构的镁铝复合金属氧化物载体上，可还原的金属氧化物XO₂包覆并分散在铜纳米颗粒周围的表界面，形成铜-氧-X-氧空位的铜基界面结构，X为Zr、Ti、Zn、Mn中的一种或几种；所述的铜基催化剂中Cu的质量百分含量为10-40％，X的质量百分含量为10-35％，铜纳米颗粒的平均粒径范围是3-10nm，铜基催化剂的比表面积是90-150m²/g。

2.一种具有界面协同作用的铜基催化剂的制备方法，其特在于，所述的制备方法为：首先通过成核晶化隔离法合成CuXMgAl多元水滑石前驱体，X为Zr、Ti、Zn、Mn中的一种或几种，然后通过原位水滑石结构拓扑转变反应制得具有界面协同作用的铜基催化剂。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的成核晶化隔离法合成CuXMgAl多元水滑石前驱体的具体步骤为：用去离子水配制硝酸铜、硝酸镁、硝酸铝与X的硝酸盐的混合盐溶液，其中硝酸铜，硝酸镁和X的硝酸盐的浓度和为0.5-2.0mol/L，硝酸铝的浓度为0.1-1.2mol/L；再配制氢氧化钠和碳酸钠的混合碱溶液，其中氢氧化钠的浓度为0.1-2mol/L，碳酸钠的浓度为0.1-1.5mol/L；将上述配制好的混合盐溶液和混合碱溶液以相同的速率同时加入胶体磨反应器中，胶体磨的转速为3000-5000rpm，反应2-10min后得到均匀成核的浆液；将浆液于60-100℃下恒温晶化6-48小时，取出冷却至室温，将得到的沉淀用去离子水和乙醇洗至中性，50-80℃烘箱干燥8-24h。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的原位水滑石结构拓扑转变反应的具体条件为：将干燥研磨后的CuXMgAl多元水滑石前驱体放入石英反应管中，将石英反应管置于微型固定床的不锈钢管内，在20-60mL/min氮气气流中以1-10℃/min的初始升温速率升到400-800℃，保持3-8小时后降至室温，随后在30-100mL/min氢气气流中以1-10℃/min的初始升温速率升到200-600℃，保持3-8小时后降至室温，得到具有界面协同作用的铜基催化剂。

5.根据权利要求2-4任一项所述方法制备得到的具有界面协同作用的铜基催化剂催化草酸二甲酯加氢反应的应用。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述的催化草酸二甲酯加氢反应的条件为：0.1-3.0g具有界面协同作用的铜基催化剂与0.5-2倍体积的石英砂或SiC充分混合均匀放入催化反应石英管内，在150-300℃、1.5-4.0MPa条件下，采用注射泵以0.1-3mL/min速率将草酸二甲酯的甲醇溶液注入石英管内汽化，草酸二甲酯与甲醇的体积比为1:9-1:5，以10-100mL/min的流速通入氢气进行气相加氢反应，反应时间2-10h。