[发明专利]一种钯层@氧化物晶面复合催化剂及其制备与应用

说明书

本发明涉及化工技术领域，尤其是涉及一种钯层@氧化物晶面复合催化剂及其制备与应用。在常温条件下通入一氧化碳，以苯甲醛、N,N‑二甲基甲酰胺等作为溶剂，在暴露不同晶面的金属氧化物载体表面原位还原氯钯酸、氯钯酸钠、乙酰丙酮钯等钯金属前驱体，得到钯层@氧化物晶面复合催化剂。本发明的钯层@氧化物晶面复合催化剂具有0.5‑3.5nm的超薄钯金属层，择优暴露{111}晶面，钯负载量为5‑60wt.％；可用于催化甲酸电氧化、苯乙酮多相不对称加氢反应。

技术领域

本发明涉及化工技术领域，尤其是涉及一种钯层@氧化物晶面复合催化剂及其制备与应用。

背景技术

载体担载的负载型金属催化剂在催化领域有重要的应用。负载型金属催化剂较纯金属催化剂来说，不仅提高了活性表面、热稳定性和化学稳定性，而且金属和载体之间还会存在相互作用，调变金属的催化性能。然而，目前研究最广泛的负载型金属催化剂中金属纳米粒子暴露晶面的复杂性和不均一性使得很难将实验中测得的催化性能(多种活性中心位点的平均结果)和催化剂的结构进行明确关联，阻碍了催化剂构效关系的建立。因此，设计开发更加接近实际催化体系的暴露特定金属晶面的负载型金属催化剂作为新的模型催化剂，揭示实际反应条件下催化反应的构效关系，具有重要的研究价值。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种催化效率高、应用范围广的钯层@氧化物晶面复合催化剂及其制备与应用。本发明在常温条件下通入一氧化碳，以苯甲醛、N,N-二甲基甲酰胺等作为溶剂，在暴露不同晶面的氧化物载体表面原位还原氯钯酸、氯钯酸钠、乙酰丙酮钯等钯金属前驱体，得到钯层@氧化物晶面复合催化剂；本发明的钯层@氧化物晶面复合催化剂可用于催化甲酸电氧化、苯乙酮多相不对称加氢反应。

本发明的钯层@氧化物晶面复合催化剂，它具有如下特征：(1)具有超薄钯金属层，厚度为0.5-3.5nm，择优暴露{111}面，钯负载量为5-60wt.％；(2)氧化物可以是暴露不同晶面的二氧化钛、二氧化铈、沸石分子筛载体等，如择优暴露{001}晶面的片状锐钛矿二氧化钛、暴露{101}晶面的八面体形状锐钛矿二氧化钛、同时暴露{001}和{101}晶面的截角八面体形状锐钛矿二氧化钛、锐钛矿和金红石相混杂的二氧化钛P25、暴露{100}晶面的二氧化铈立方体、暴露{111}晶面的二氧化铈多面体、片状的全硅Silicalite-1分子筛、ZSM-5分子筛等。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的第一个目的是提供一种钯层@氧化物晶面复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将金属氧化物分散于去离子水中，得到第一混合液；

(2)将钯金属前驱体溶于溶剂中，得到第二混合液；

(3)将步骤(2)得到的第二混合液中通入CO，得到第三混合液；

(4)将第一混合液加入步骤(3)得到的第三混合液中反应，得到第四混合液；

(5)将步骤(4)得到的第四混合液后处理得到钯层@氧化物晶面复合催化剂。

在本发明的一个实施方式中，步骤(1)中，所述金属氧化物选自二氧化钛载体、二氧化铈载体或沸石分子筛载体中的一种。

在本发明的一个实施方式中，所述二氧化钛载体选自择优暴露{001}晶面的片状锐钛矿二氧化钛、暴露{101}晶面的八面体形状锐钛矿二氧化钛、同时暴露{001}和{101}晶面的截角八面体形状锐钛矿二氧化钛或锐钛矿和金红石相混杂的二氧化钛P25中的一种。

在本发明的一个实施方式中，所述二氧化铈载体选自暴露{100}晶面的二氧化铈立方体或暴露{111}晶面的二氧化铈多面体中的一种。

在本发明的一个实施方式中，所述沸石分子筛载体选自片状的全硅Silicalite-1分子筛或ZSM-5分子筛中的一种。