一种催化剂及其制备方法和在芳香化合物加氢反应中的应用技术

本申请公开了一种催化剂及其制备方法和在芳香化合物加氢反应中的应用，所述催化剂包括载体和负载于载体表面的过渡金属元素；过渡金属元素选自钯；过渡金属元素的质量为载体质量的1～10wt％。方法至少包括：将掺杂剂和过渡金属前驱体按一定比例溶于水中，得到水溶液Ⅰ；将载体添加至所述水溶液Ⅰ中，持续搅拌后得到悬浊液Ⅰ；将所述悬浊液Ⅰ进行焙烧，获得负载有过渡金属和掺杂剂的载体；对所述负载有过渡金属和掺杂剂的载体进行还原，获得调控金属载体强相互作用后的催化剂。该方法简单易行，可以很容易地调控催化剂的金属载体强相互作用状态，并且在芳香化合物加氢反应中表现出优秀的催化活性，因此具有潜在的应用价值。因此具有潜在的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种催化剂及其制备方法和在芳香化合物加氢反应中的应用


[0001]本申请涉及一种催化剂及其制备方法和在芳香化合物加氢反应中的 应用，属于催化


技术介绍

[0002]金属载体强相互作用被广泛应用去调控负载型催化剂中金属与载体 之间的相互作用，提高催化剂的稳定性、活性和选择性。经典的金属载体 强相互作用发生在可还原氧化物和铂族金属之间，从电子和形貌两方面影 响催化剂的性质。电子的影响指在金属纳米颗粒和氧化物载体之间界面处 电荷的重新分布，电子从载体向金属纳米颗粒转移导致金属纳米颗粒处于 富电子状态。形貌的影响指部分还原的氧化物载体在配位不饱和和界面能 最小化的驱动下迁移并覆盖金属纳米颗粒表面。二者的共同影响能够导致 在氧化物载体和金属纳米颗粒的界面处形成新的反应位点，产生协同效应。
[0003]在处于金属载体强相互作用状态的催化剂中，富电子的金属纳米颗粒 在催化反应中可能表现出优异的催化性能，但是，金属纳米颗粒表面的还 原后氧化物封装将阻碍反应物与活性位点的接触，导致催化活性的降低。 因此，在抑制封装形成的同时保留载体向金属纳米颗粒的电子转移可有效 提高催化剂的活性。
[0004]在此专利中使用硝酸钙改性的Pd/TiO2催化剂中，载体为核壳结构， 表面壳层为均匀的钛酸钙覆盖层。由于钛酸钙与TiO2的晶格不匹配，达到 抑制还原后载体向金属纳米颗粒迁移的目的，同时，电子转移被增强，有 效提高催化剂的活性。因此，可以应用于催化


技术实现思路

[0005]本专利的目的是提供一种催化剂金属载体强相互作用调控方法，该方 法简单易行，可以很容易地调控催化剂的金属载体强相互作用状态，并且 在芳香化合物加氢反应中表现出优秀的催化活性，因此具有潜在的应用价 值。
[0006]根据本申请的一个方面，提供一种催化剂，所述催化剂包括载体和负 载于载体表面的过渡金属元素；
[0007]所述过渡金属元素选自钯；
[0008]所述过渡金属元素的质量为载体质量的1～10wt％。
[0009]根据本申请的另一个方面，提供一种上述的催化剂的制备方法，至少 包括以下步骤：
[0010](1)将含有过渡金属前驱体的原料与掺杂剂和水混合，得到水溶液
ꢀⅠ
；
[0011](2)将载体与所述水溶液Ⅰ混合，焙烧，还原，得到所述催化剂。
[0012]所述的掺杂剂选自硝酸钙；
[0013]所述掺杂剂与载体反应形成无定形钛酸钙覆盖载体表面
[0014]所述过渡金属选自钯；
[0015]所述过渡金属前驱体选自氯化钯；
[0016]所述载体选自二氧化钛；
[0017]所述过渡金属前驱体与掺杂剂的质量比为1：3～7；所述过渡金属前驱 体的质量以过渡金属元素的质量计，所述掺杂剂的质量以钙元素的质量计；
[0018]所述载体与水的用量比为0.1g/1ml。
[0019]所述焙烧的温度为100～800℃；
[0020]所述焙烧的时间为1～5h。
[0021]所述还原的气氛为氢气气氛；
[0022]所述还原的温度为100～800℃；
[0023]所述还原的时间为1～10h，可选为2h。
[0024]所述催化剂通过金属载体强相互作用调控方法制备，至少包括以下步 骤：
[0025](1)将掺杂剂和过渡金属前驱体按一定比例溶于水中，得到水溶液
ꢀⅠ
；
[0026](2)将载体添加至所述水溶液Ⅰ中，持续搅拌后得到悬浊液Ⅰ；
[0027](3)将所述悬浊液Ⅰ进行焙烧，获得负载有过渡金属和掺杂剂的载 体；
[0028](4)对所述负载有过渡金属和掺杂剂的载体进行还原，获得调控金 属载体强相互作用后的催化剂。
[0029]根据本申请的另一个方面，提供一种用于芳香化合物加氢反应的催化 剂，所述催化剂选自上述的催化剂或上述的制备方法制备的催化剂。
[0030]本方法能产生的有益效果包括：
[0031]在通过本方法得到的改性催化剂中，金属纳米颗粒表面无可还原氧化 物封装，金属纳米颗粒处于富电子状态，在芳香化合物加氢反应中表现出 提升的活性。本方法得到的改性催化剂中的金属载体强相互作用状态的强 弱以及活性金属电子结构可由添加的硝酸钙含量进行调控。
附图说明
[0032]图1：实施例1提供的1％Pd/TiO2‑
5％Ca(NO3)2催化剂的HRTEM图 像。
[0033]图2：对比例1提供的1％Pd/TiO2催化剂的HRTEM图像。
[0034]图3：实施例1提供的1％Pd/TiO2‑
5％Ca(NO3)2催化剂和对比例1提 供的1％Pd/TiO2催化剂的H2‑
TPR谱图。
[0035]图4：实施例1提供的1％Pd/TiO2‑
5％Ca(NO3)2催化剂和对比例1提 供的1％Pd/TiO2催化剂在甲苯加氢反应中的活性对比图。
[0036]图5：实施例1提供的1％Pd/TiO2‑
5％Ca(NO3)2催化剂和对比例1提 供的1％Pd/TiO2催化剂在不同芳香化合物加氢反应中的活性对比图。
具体实施方式
[0037]下面通过具体实施例对本专利技术进行进一步说明。除非特别指出，在本 专利技术说明书和权利要求书中出现的所有数字，由于测量技术的标准偏差， 测量的数值不可避免的存在一定实验误差。下面通过实施例对上述内容作 进一步描述，需要说明的是本专利技术所列的这些具体实施例仅限于说明本发 明，而非对本专利技术上述内容作任何意义上的限定。如无特别
说明，本申请 的实施例中的原料均通过商业途径购买。
[0038]实施例1：1％Pd/TiO2‑
5％Ca(NO3)2催化剂的制备
[0039]1、称取一定质量的氯化钯和硝酸钙，钯和钙的质量比为1：5，加入 到含有20mL去离子水的烧杯中，搅拌均匀，得到水溶液Ⅰ。
[0040]2、称取一定质量的TiO2置于上述水溶液Ⅰ中，得到悬浊液。
[0041]3、将含有所述悬浊液的烧杯转移至300℃的马弗炉中焙烧4小时。
[0042]4、将焙烧后的样品转移至100℃的烘箱中，干燥3小时。
[0043]5、将干燥后的样品在300℃氢气中还原2小时得到1％Pd/TiO2‑
5％ Ca(NO3)2催化剂。
[0044]本实施例中，所述氯化钯在1％Pd/TiO2‑
5％Ca(NO3)2催化剂中的质量 含量为1％，其中，所述氯化钯的质量以过渡金属元素的质量计，所述1％ Pd/TiO2‑
5％Ca(NO3)2催化剂的质量以所述TiO2的质量计。
[0045]对比例1：1％Pd/TiO2催化剂的制备
[0046]1、称取一定质量的氯化钯加入到含有20mL去离子水的烧杯中，搅 拌均匀，得到水溶液Ⅰ。
[0047]2、称取一定质量的TiO2置于上述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种催化剂，其特征在于，所述催化剂包括载体和负载于载体表面的过渡金属元素；所述过渡金属元素选自钯；所述过渡金属元素的质量为载体质量的1～10wt％。2.一种权利要求1所述的催化剂的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：(1)将含有过渡金属前驱体的原料与掺杂剂和水混合，得到水溶液Ⅰ；(2)将载体与所述水溶液Ⅰ混合，焙烧，还原，得到所述催化剂。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的掺杂剂选自硝酸钙；所述掺杂剂与载体反应形成无定形钛酸钙覆盖载体表面所述过渡金属选自钯；所述过渡金属前驱体选自氯化钯；所述载体选自二氧化钛；所述过渡金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱广浩，裴启俊，何腾，陈萍，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：