[发明专利]一种锆硅分子筛封装铂亚纳米粒子催化剂及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种锆硅分子筛封装铂亚纳米粒子催化剂，其特征在于该催化剂的化学表达式为Pt@Zr-MFI，其中，所述Zr-MFI为具有MFI拓扑结构特征的含锆沸石分子筛，所述Pt为限域在Zr-MFI分子筛孔道内的铂亚纳米粒子。

2.权利要求1所述锆硅分子筛封装铂亚纳米粒子催化剂的制备方法，其特征在于按如下的步骤进行：

1）室温20~25 ℃下，向烧杯中加入一定量的咪唑类离子液体和蒸馏水，搅拌至溶液澄清后，再向上述溶液加入四氯铂酸钾1~2 h，得到Pt前体溶液；

2）将原硅酸四乙酯、金属锆盐和蒸馏水混合均匀，在搅拌状态下，缓慢加入四丙基氢氧化铵溶液，持续搅拌2~4 h后，向上述溶胶中加入步骤1）制得的Pt前体溶液，待Pt前体溶液完全混匀后，将溶胶转移至水热合成釜中，在140~170 ℃温度下晶化3~7 d，过滤、洗涤、干燥后得到固体粉末；

上述步骤中，所述咪唑类离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑溴盐、1-丙基-3-甲基咪唑溴盐或1-丁基-3-甲基咪唑溴盐；所述咪唑类离子液体和四氯铂酸钾的投料比为（10~20）mol ：1.0mol；

所述金属锆盐为四氯化锆、八水合氧氯化锆或硝酸氧锆；

所述四丙基氢氧化铵溶液中四丙基氢氧化铵的质量浓度为（15~40）wt%；

所述原硅酸四乙酯、金属锆盐、四丙基氢氧化铵溶液中四丙基氢氧化铵、四氯铂酸钾和蒸馏水的投料比为1.0 mol：（0.0125~0.005）mol：（0.25~0.4）mol：（0.0006~0.0015）mol：（25~45）mol；

所述干燥温度为80~120 ℃，时间为12~48 h；

3）将步骤2）中得到的固体粉末转移至管式炉中，在空气氛围焙烧后，置于氢气氛围中还原制得所述催化剂Pt@Zr-MFI，其中，

所述空气流速为50~100 mL/min，焙烧温度为400~700 ℃，时间为2~6 h；

所述氢气流速为50~100 mL/min，焙烧温度为150~400 ℃，时间为2~6 h；

所述Pt负载量为催化剂质量的0.1~0.5wt%；

所述Zr-MFI分子筛的硅锆摩尔比范围为80~200。

3.权利要求1所述锆硅分子筛封装铂亚纳米粒子催化剂在用于乙酰丙酸和有机胺制备N-取代-5-甲基吡咯烷酮中的应用，其中所述的应用方法如下：

1）将上述Pt@Zr-MFI催化剂、乙酰丙酸和有机胺置于聚四氟乙烯内衬的不锈钢压力釜反应器中，用高纯氮气清洗反应器后，向反应器中充入高纯氢气，并维持在一定的压力，其中，

所述催化剂用量为0.02~0.06g；

所述乙酰丙酸和有机胺的物质的量的比例为0.85~1.15mol：1.0mol；

所述气体压力为0.1~2.0 MPa；

所述有机胺为糠胺、苯胺、4-甲氧基苯胺、苄胺、正丁胺和环戊胺；

2）将压力反应釜置于平板加热器上，升温至预设温度后，加热搅拌一段时间后，即可得到反应产物N-取代-5-甲基吡咯烷酮，反应转化率和目标产物产率用气相色谱进行定量，其中，

所述预设温度为90~130 ℃，反应时间为1~6 h，搅拌速率为800~1500 rpm/min；

所述N-取代-5-甲基吡咯烷酮为1-糠基-5-甲基吡咯烷酮、1-苯基-5-甲基吡咯烷酮、1-(4-甲氧基苯基)-5-甲基吡咯烷酮、1-苄基-5-甲基吡咯烷酮、1-丁基-5-甲基吡咯烷酮或1-环戊基-5-甲基吡咯烷酮。