[发明专利]N掺杂多孔碳材料负载的双金属催化剂的制备方法及应用

说明书

本发明公开了N掺杂多孔碳材料负载的双金属催化剂的制备方法及应用。制备方法包括如下步骤：1)载体非金属元素改性；2)载体预处理；3)活性组分浸渍液的制备；4)助剂Co金属盐的加入。所制备得到的双金属催化剂金属高度分散均匀，表面没有大尺寸金属颗粒。与P掺杂碳材料以及用片状的g‑Csubgt;3/subgt;Nsubgt;4/subgt;作为模板制备的N掺杂碳材料相比，这种碳材料与尿素水热的载体合成方法具有更加优异的活性以及稳定性。N创造了Rh的配位环境，在电子结构方向有正向的调整，同时配位能力提高了催化剂的稳定性，在异辛烯羰基化中表现出比同类催化更好的催化活性。

技术领域

本发明属于催化剂制备领域，尤其是涉及一种N掺杂多孔碳材料负载的双金属催化剂的制备方法及应用，具体涉及一种N掺杂多孔碳材料负载的Co-Rh双金属催化剂浸渍制备方法及其在异辛烯羰基化的应用。

背景技术

烯烃羰基化最早是在1938年由Otto Roelen发现烯烃可以在催化剂的作用下形成醛。在有机化合物分子中引入羰基的反应，是制备醛、酮等羰基化合物的重要方法。烯烃羰基化系列反应作为一类重要的基元反应，应用于工业生产以及精细化学品合成中，是合成酯类、醇类、羧酸和其他精细化学品的关键中间体，用于制造增塑剂、表面活性剂、肥皂、洗涤剂等。可以极大地丰富国家在精细化学品的产值，用于社会多方向的应用。目前烯烃羰基化已经在多个国家开始了工业化应用。但是大多都基于不可分离催化剂的均相配合物催化剂。而且还只是短链烯烃的工业应用。烯烃羰基化虽然作为最大的工业反应之一，但是面临长链烯烃的羰基化反应依然存在很多题尚待改善。

在大量的均相金属催化剂的应用之下，面临着非常严重的工业应用问题。就是催化剂在有机相中的分离。需要消耗工业很大的热能以及装置的投入。为了解决这个问题。许多的科研工作者，开始投入到固体催化剂的研究当中，考虑到Rh的高成本，固体催化剂虽然可以解决工业上分离难的问题。但是也面临着金属的流失以及活性、选择性不如均相催化剂的问题。为了解决这样的问题，在固体催化剂的方向上，大量的研究投入到单原子催化剂，均相多相化聚合物催化剂，以及双金属催化剂的研究。其中Co金属因为在羰基化领域也具有催化活性，又因为可以作为第二金属调节Rh的局域微环境进而提高Rh的催化活性。而多孔碳材料因为有着发达的孔道结构以及比表面积。表面丰富的含氧官能团，可以在孔道内部进行金属的限域作用，N改性的载体会使得碳材料的结构发生变化，会含有大量N配位的结构，例如：吡啶氮，吡咯氮、石墨氮。等等。N表面丰富的电子结构，在强大的配位能力下，可以与C相互配合对金属进行配位催化模拟均相催化剂，在提高活性的同时，也会对稳定性有增强。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种N掺杂多孔碳材料负载的双金属催化剂的制备方法。该制备方法合成的N掺杂多孔碳修饰的双金属催化剂有着疏松多孔的形貌特点。其中N能够明显提高催化剂的稳定性，表面负载的双金属催化剂是分散均匀的纳米结构。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种通过上述制备方法得到的双金属催化剂的应用。

为解决上述第一个技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种N掺杂多孔碳材料负载的双金属催化剂的制备方法，包括如下步骤：

1)载体非金属元素改性

称取1-5g的碳源和10-40g的尿素，加入20-80mL溶剂，混合搅拌分散1.5-2.5h，然后转移到水热釜中进行水热反应；反应后离心、烘干，然后在500-1000℃进行煅烧，煅烧完后研磨，得到CN载体；

2)载体预处理

将CN载体分散于溶剂中，超声分散≥1h，使载体内的孔道充填满水分，同时将载体表面的杂质充分清洗干净，得到载体悬浊液；

3)活性组分浸渍液的制备