[發明專利]氮摻雜活性炭負載貴金屬催化劑及其應用

有效

• 申請號: 201710208136.5
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN107413331B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 盧春山;齊亞妮;馮振龍;王夢君;馬磊;張群峰;豐楓;李小年
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01J23/42
• 分類號: B01J23/42;B01J23/44;B01J23/46;B01J27/24;C07C209/36;C07C211/52
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;俞慧

1.一種氮摻雜活性炭負載貴金屬催化劑，所述催化劑由載體和活性組分組成，所述載體為氮摻雜的活性炭，所述活性組分為鈀、鉑、銠、釕、銥中的一種；基于載體的質量，所述活性組分的負載量不高于15wt％；

所述的氮摻雜活性炭負載貴金屬催化劑通過如下方法制備：

(1)氮摻雜活性炭的制備：

(1-a)活性炭預處理：將活性炭經0.1～5.0wt％的酸溶液浸泡煮沸1～4h，再在氧化性試劑中攪拌回流，最后用去離子水洗滌至濾液呈中性，烘干備用；所述氧化性試劑為雙氧水或硝酸；

(1-b)氮源溶液配制：將含氮有機物溶解在25-95℃的溶劑A中，充分攪拌至混合均勻，得到氮源溶液；所述含氮有機物是雙氰胺、乙二胺、尿素和丙氨酸中的一種或幾種，溶劑A是去離子水、乙醇或乙醇水溶液；

(1-c)活性炭漿液的配制：在攪拌狀態下，向步驟(1-b)制得的氮源溶液中加入經步驟(1-a)預處理后的活性炭，使氮源溶液中的氮元素與活性炭質量比為0.1～10：1，超聲處理10～50min，打漿1～24h，得到活性炭漿液；

(1-d)水熱處理過程：將上述活性炭漿液轉移至水熱釜當中，充入空氣或者惰性氣氛后封閉，于80-300℃進行水熱處理，水熱處理完畢得到的漿液，經洗滌、真空干燥得到氮摻雜活性炭；

(2)活性組分的負載：將氮摻雜活性炭加入溶劑B后配制成漿液，溶劑B為去離子水或乙醇水溶液，攪拌下于30-90℃加入酸溶液調節pH值至<1.5，然后調整溫度至30～80℃后滴入活性組分對應的金屬鹽溶液，滴畢攪拌0.5～12h，再于25～55℃加堿液調pH值至7.5～10，繼續恒溫攪拌0.5～3h，最后洗滌，干燥，得到氮摻雜活性炭負載貴金屬催化劑。

2.如權利要求1所述的氮摻雜活性炭負載貴金屬催化劑，其特征在于：所述活性組分為鈀、鉑或銠。

3.如權利要求1所述的氮摻雜活性炭負載貴金屬催化劑，其特征在于：所述活性組分的負載量為0.1～10.0wt％。

4.如權利要求1～3之一所述的氮摻雜活性炭負載貴金屬催化劑，其特征在于：步驟(1-a)中，所述活性炭為粉末狀活性炭，灰分為0.01wt％～6.0wt％；比表面積為500～2000m²/g；目數在150～1000目之間；材質為椰殼或木質。

5.如權利要求1～3之一所述的氮摻雜活性炭負載貴金屬催化劑，其特征在于：步驟(1-a)中，所述的酸為鹽酸、醋酸或甲酸；所述酸溶液與活性炭的投料體積質量比為5～30mL/g。

6.如權利要求1～3之一所述的氮摻雜活性炭負載貴金屬催化劑，其特征在于：步驟(1-a)中，所述的雙氧水的濃度為15～45wt％，硝酸的濃度為10～40wt％；氧化性試劑與活性炭的投料體積質量比為3.5～45mL/g。

7.如權利要求1～3之一所述的氮摻雜活性炭負載貴金屬催化劑，其特征在于：步驟(1-c)中，超聲處理溫度為25～75℃，打漿溫度為25～95℃。

8.如權利要求1～3之一所述的氮摻雜活性炭負載貴金屬催化劑，其特征在于：步驟(1-d)中，水熱處理溫度為120～250℃，處理時間為2～24h。

9.如權利要求1～3之一所述的氮摻雜活性炭負載貴金屬催化劑，其特征在于：步驟(2)中，滴加速率為1～50滴/10min。

10.如權利要求1所述的氮摻雜活性炭負載貴金屬催化劑在式(I)所示的含有烷基的鹵代芳香硝基化合物催化加氫還原制備式(II)所示的含有烷基的鹵代芳香氨基化合物的反應中的應用；

式(I)或(II)中，Rn表示苯環上的一個或多個烷基取代基，其中n代表烷基取代基的個數，n＝1、2、3或4，R表示烷基取代基，每個烷基取代基各自獨立為C1～C3烷基；Xm表示苯環上的一個或多個鹵素取代基，其中m代表鹵素取代基的個數，m＝1或2，X表示鹵素取代基；p代表苯環上氨基的個數，p＝0或1；并且m+n+p≤5。