[发明专利]单原子钯催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及催化剂技术领域，具体地，涉及一种单原子钯催化剂及其制备方法。该原子钯催化剂包括载体和活性组分钯，所述载体为高分子金属络合物，且所述高分子金属络合物含有的高分子配体为含氮聚合物，含有的金属离子为钼离子；其中，所述活性组分钯以单原子形式分布在所述载体上。本发明提供的单原子钯催化剂以无需修饰的金属高分子络合物作为载体，实现了对于钯金属的单原子分散负载，能够降低钯金属的负载量。同时，该方法简单，简化工艺流程，便于工业化生产。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，具体地，涉及一种单原子钯催化剂及其制备方法。

背景技术

自2011年张涛院士课题组提出了单原子催化剂的概念后，高分子金属络合物在制备单原子分散的催化剂方面更是引起了广泛的研究。

CN111054424A公开了一种含钯单原子整体催化剂，其中钯活性成分以单原子的形式负载在多孔的氮碳海绵的骨架上，能够保持氮碳海绵的整体性质，其是将氮碳海绵浸渍于钯类配合物的溶液后，在650-800℃下热处理制备得到；即，利用含氮碳海绵(三聚氰胺-甲醛海绵)负载钯金属，凭借载体中的氮原子，有效的固定了钯金属原子，实现了钯金属的单原子分散。但该方法需要高温处理，易产生氮氧化物，不符合绿色安全的环保要求。

CN109420515A公开了一种用含氮的氨基的硅烷有机物修饰金属氧化物载体，再通过机械研磨的方法将贵金属铂或者钯负载与载体，由于氨基硅烷中氮原子的作用，成功抑制了铂原子或者钯原子的聚集，得到了金属单原子分散的催化剂。该方法以金属氧化物为载体，通过修饰的氨基硅烷对活性组分原子进行络合稳定，但是该催化剂后续的金属回收需要进行强酸处理，不符合可持续发展的要求。

CN111359629A公开了一种利用微波等离子体化学气相沉积法制备Fe、Pt、Cu或Pd单原子催化剂的方法，即，通过硝酸铝与2-甲基咪唑反应，形成笼式封装前体包覆金属活性前体乙酰丙酮盐；再利用微波等离子体化学气相沉积法掺杂S、P、N元素，以稳定负载的金属原子。该方法以物理包覆的方法固定金属原子，最后还需要用S、P、N等杂原子进行络合稳定，制备工艺复杂，不适合工业应用。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有单原子催化剂制备方法复杂、能耗高、以及污染大等问题，提供一种单原子钯催化剂及其制备方法，该催化剂制备方法简单，便于工业生产。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种单原子钯催化剂，包括载体和活性组分钯，所述载体为高分子金属络合物，且所述高分子金属络合物含有的高分子配体为含氮聚合物，含有的金属离子为钼离子；

其中，所述活性组分钯以单原子形式分布在所述载体上。

本发明第二方面提供一种单原子钯催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将含氮聚合物的醇溶液与含可溶性钯盐和过氧钼酸的醇溶液进行配位共聚，并将得到的产物进行过滤，得到催化剂前体；

(2)用还原剂的醇溶液对所述催化剂前体进行还原，得到单原子钯催化剂；

其中，所述还原剂选自硼氢化钠和/或硼氢化钾。

本发明第三方面提供一种第二方面提供的方法制得的单原子钯催化剂。

通过上述技术方案，本发明提供了一种单原子钯催化剂，该单原子钯催化剂以无需修饰的金属高分子络合物作为载体，实现了对于钯金属的单原子分散负载，能够降低钯金属的负载量。同时，该方法简单，简化工艺流程，便于工业化生产。

附图说明

图1是实施例1制得的单原子钯催化剂S1的TEM图；

图2是实施例2制得的单原子钯催化剂S2的TEM图；

图3是实施例3制得的单原子钯催化剂S3的TEM图；