[发明专利]一种MOF衍生的Pt1

说明书

本发明提供一种铂单原子催化剂及其制备方法与在苯乙炔选择性加氢制备苯乙烯反应中的应用，其可实现在温和条件下，苯乙烯选择性可高达99.5％。所述催化剂由MOF为前体的载体和负载在载体上的活性组分组成，活性组分为贵金属铂，铂单原子均匀分散在载体上。催化剂中贵金属使用率高，原子经济性强，可有效降低催化剂的成本。所述反应体系简单，反应条件温和，催化剂与溶剂易分离易回收。本发明提供的铂单原子催化剂，结构新颖，金属在载体上分散均匀，具有良好的苯乙炔加氢活性和较高的苯乙烯选择性，在苯乙炔选择性加氢制备苯乙烯利用领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及催化加氢技术领域，具体涉及一种铂单原子催化剂(SAC) 及其在苯乙炔选择性加氢制备苯乙烯反应中的应用。

背景技术

苯乙烯(ST)是石油下游产物中一种重要的有机化工原料，主要用于生产聚苯乙烯(PS)、树脂和丁苯橡胶(SBR)等单体。然而，工业上制备的苯乙烯单体中通常含有少量的苯乙炔，这不仅会降低自由基聚合过程中对聚合链的构建和聚合速率，而且会增加所消耗的催化剂的量，并且导致催化剂失活。此外，这些炔类化合物杂质的存在也会对聚苯乙烯的性能产生不良影响，使其变色、降解、变味等(AngewandteChemie International Edition,2008,47(48):9274-92748)。苯乙炔和苯乙烯的物理化学性质相似，所以单独采用萃取蒸馏法难以从根本上有效地分离这两种物质。目前，最有效的途径是通过选择性加氢的方法将苯乙炔转化为苯乙烯。因此，为了在转化苯乙炔的同时，又减少苯乙烯过度加氢反应导致损失，研发具有高活性，高苯乙烯选择性的选择加氢催化剂具有重要的工业应用意义。

目前，苯乙炔选择性加氢成苯乙烯反应中使用最广泛的是非均相金属催化剂，主要以Pd、Au、Pt、Ru和Rh等贵金属纳米粒子作为金属中心。其中，Pt基催化剂呈现了较好的选择性加氢性能，Li等人报道了用于苯乙炔加氢反应的碳纳米管负载的Pt纳米催化剂(Pt/CNT)，其中苯乙炔的转化率和苯乙烯的选择性分别达到98％和86％(Catalysis Today,2012,186(1): 69-75)。Fukuoka等人报道的沸石模板碳负载的Pt纳米催化剂(Pt/ZTC) 表现出85％的苯乙炔转化率和82％的苯乙烯选择性(Chemistry Letters, 2014,43(11):1794-1796)。贵金属纳米粒子价格昂贵、储量稀少，且纳米贵金属颗粒本身加氢活性高，选择性加氢难以控制。因此有效提高贵金属的原子利用率和调控金属本身的加氢选择性，是苯乙炔加氢制苯乙烯反应中的关键问题。

与纳米颗粒对应物相比，单原子催化剂的金属中心孤立分散，可有效提高金属利用率，且由于不存在相邻的金属原子，在炔烃选择性加氢成烯烃的反应中展现出优异的烯烃选择性(Accounts of Chemical Research,2013, 46(8):1740-1748)。单原子催化剂的精准制备，可有效解决苯乙炔选择性加氢成苯乙烯反应中金属利用率低，以及苯乙烯过度加氢导致的低选择性等问题。然而，作为催化中心的金属单原子易聚集，为单原子催化剂的制备带来挑战。目前常用的单原子催化剂的制备需要先合成催化剂载体而后通过浸渍来负载金属活性组分，制备过程复杂。此外，为保证金属中心呈单原子分布，常需要将金属含量降低至0.1wt％以下，不利于催化剂的应用和表征。

发明内容

基于以上背景技术，本发明目的在于提供一种铂单原子催化剂，该催化剂在较温和的反应条件下可实现苯乙炔高活性、高选择性转化为苯乙烯。

本发明催化剂为通过MOF前体制备的载体负载铂单原子催化剂，所述催化剂由一种基于金属有机框架材料UiO-66(Ce)为催化剂载体前体，在合成UiO-66(Ce)材料时加入活性组分金属前驱体溶液，而后经煅烧得到催化剂载体为二氧化铈(CeO₂)，具体采取如下技术方案：

本发明一方面提供一种负载型催化剂，包括以MOF为前体制备的载体和负载在载体上的活性组分；载体为二氧化铈；活性组分为贵金属铂，贵金属铂以单原子形式分散于载体上。