[发明专利]一种水溶性贵金属团簇催化剂的制备方法及其应用

权利要求书

1.一种水溶性贵金属团簇催化剂的制备方法，其特征在于具体方法如下：

步骤一：利用间苯三酚、三聚氯氰和氨水为原料，合成结构中含有丰富N、O原子及氨基基团的水溶性单分子笼Cage-NH₂载体材料；

步骤二：将Cage-NH₂材料溶于去离子水中，滴加贵金属盐溶液，使贵金属离子配位、富集于Cage-NH₂笼腔体内部，然后滴加NaBH₄溶液，使贵金属离子充分被还原为单质态并被限制于Cage-NH₂笼腔体内部，即制得M@Cage-NH₂催化剂(M代表Pd、Pt、Ru等)；

步骤三：M@Cage-NH₂催化剂在水相中呈溶解状态，通过向溶液中滴加与水体积比为10-30％的丙酮，使M@Cage-NH₂催化剂从水溶液中聚沉，经过过滤、室温下真空干燥，即可得到粉末状M@Cage-NH₂催化剂。

2.根据权利要求1所述的一种水溶性贵金属团簇催化剂的制备方法，其特征在于：所用的催化剂载体为单分子笼Cage-NH₂；步骤一中单分子笼Cage-NH₂的制备方法为，首先将1mol间苯三酚、2mol三聚氯氰、1mol N,N-二异丙基乙胺溶于1L四氢呋喃中，0℃下搅拌反应2小时；随后自然升温至室温，并向上述溶液中滴加溶有1mol间苯三酚的丙酮溶液500mL,室温下搅拌反应72小时；然后，向上述体系中加入28wt％的氨水500mL,室温下搅拌反应12小时，过滤，并分别用水、丙酮洗涤白色固体3次，真空干燥箱中室温下干燥12小时，即制得Cage-NH₂载体材料。

3.根据权利要求1和2所述的一种水溶性贵金属团簇催化剂的制备方法，其特征在于：Cage-NH₂载体材料可溶于水中，但在Cage-NH₂的水溶液中加入与水体积比为10-30％的丙酮后，Cage-NH₂载体材料可聚沉，并通过过滤或离心的方式收集。

4.根据权利要求1和2所述的一种水溶性贵金属团簇催化剂的制备方法，其特征在于：单分子笼Cage-NH₂载体材料的笼腔体尺寸约为0.5-0.6nm。

5.根据权利要求1所述的一种水溶性贵金属团簇催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，M@Cage-NH₂催化剂中的贵金属M组分可以是Pd、Pt、Ru等，贵金属的负载量与Cage-NH₂载体质量比为1-30％，贵金属团簇的尺寸约为0.5-0.6nm。

6.根据权利要求1所述的一种水溶性贵金属团簇催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤二和步骤三中所制得的M@Cage-NH₂催化剂，可均匀溶解于水相体系，当向M@Cage-NH₂催化剂的水溶性体系中加入与水体积比为10-30％的丙酮后，M@Cage-NH₂催化剂可聚沉，并通过过滤或离心的方式收集。

7.根据权利要求1和6所述的一种水溶性贵金属团簇催化剂的制备方法，其特征在于：所制得的Ru@Cage-NH₂团簇负载型催化剂在水相均相体系中，2-3MPa的氢气氛围下，催化喹啉类化合物加氢合成十氢喹啉类化合物，其反应转化率和选择性均高于99％。

8.根据权利要求1和6所述的一种水溶性贵金属团簇催化剂的制备方法，其特征在于：所制得的Pd@Cage-NH₂团簇负载型催化剂在水相均相体系中，常压氢气氛围下、60-80℃条件下，催化苯酚加氢合成环己酮，其反应转化率高达100％，环己酮选择性高于98％。

9.根据权利要求1和6所述的一种水溶性贵金属团簇催化剂的制备方法，其特征在于：所制得的Pt@Cage-NH₂团簇负载型催化剂在水相均相体系中，1.5MPa氢气氛围下，催化肉桂醛选择性加氢合成肉桂醇，其反应转化率高达98％，肉桂醇选择性高于96％。