[发明专利]一种负载型纳米钯/碳催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于负载型贵金属催化剂合成技术领域，具体涉及一种负载型纳米钯/碳催化剂的制备方法。

背景技术

负载型钯/碳催化剂是一种常用的加氢催化剂，广泛应用于羰基加氢、烯烃加氢、硝基和亚硝基加氢等领域。制备钯纳米颗粒的方法有物理法和化学法两种，以化学法研究的最多。物理法主要有超声化学法，包括超声和微波法，物理法制备的钯纳米纯度较高，但是纳米颗粒的尺寸和均匀分散性则是物理方法难于控制的；而化学法主要为化学还原法和电化学法，所制得的纳米颗粒通常需要用高分子、表面活性剂或特殊的配位体进行稳定。

目前，化学还原法根据还原剂还原能力的不同，可分为强还原剂和弱还原剂。强还原剂主要有：水合肼、硼氢化物和氢气，它们具有很强的还原能力，反应速度快，生成的钯纳米颗粒粒径较大，且还原剂自身不稳定、不易长时间控制，而弱还原剂则有醇/醛类化合物、甲酸及 N,N-二甲基甲酰胺等，这些还原剂的还原速率较慢，且在反应过程中容易控制，但通常需要对反应体系进行加热。水合肼呈强碱性，在碱性条件下有很强的还原能力，如果所制备的金属颗粒需要在酸性条件下完成，则水合肼的还原性则不能发挥出来；硼氢化物(硼氢化钠、硼氢化钾、硼氢化四丁基铵) 是作为一种比较常用的强还原剂，在金属纳米颗粒的合成中越来越被关注，硼氢化钠化学性质非常活泼，容易分解，还原时很不稳定；氢气是被人们广泛应用的一种还原性气体，虽然氢气为清洁型还原剂，但是用氢气作为还原剂一般需要氮气气氛保护，防止还原后的钯颗粒的再次发生氧化，同时作为易燃易爆的氢气来说，在操作安全性方面也存在一定隐患，且在还原过程中，如果氢气在所制钯膜中扩散渗透，氢溶解在钯相中与钯形成 Pd-H 固溶体，导致氢脆现象，对钯的透氢能力有着一定的影响。

目前，醇类化合物为还原剂主要包括乙醇、乙二醇及三缩四乙二醇，因为多醇还原法在制备单质金属纳米材料中独具优势，其得到的金属纳米材料的形貌比较丰富，而且还可以广泛适用于不同的金属，故引起众多研究人员的极大兴趣。Tano T等用4-甲基-2-戊酮为溶剂，通过醋酸钯热分解制备钯纳米颗粒，但得到的颗粒比较大(约250nm)。何宝林等对此方法进行改进，用微波加热法得到了粒径约35nm的钯纳米颗粒。最近，王远等用乙二醇作溶剂合成了铂、铑、钌纳米颗粒，所得的胶体颗粒粒径小、分布窄、浓度高、稳定性好，但同是铂系金属的钯，在乙二醇中却得不到稳定的钯金属纳米颗粒，以上还原条件比较苛刻，无法在工业上大规模生产，所以有必要寻求一种新型的稳定的纳米钯/碳催化剂的简单合成方法，以便于工业化生产的应用。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足而提供了一种负载型纳米钯/碳催化剂的制备方法，该制备方法以含氨基和羧基官能团的有机小分子为添加剂、以乙二醇为溶剂和还原剂，以活性炭为载体，首先添加剂上含有的氨基和羧基与钯配位后，低温搅拌下还原钯，得到粒径为7nm的钯纳米颗粒并且均匀分散于活性炭表面形成负载型纳米钯/碳催化剂。

本发明的技术方案为：一种负载型纳米钯/碳催化剂的制备方法，其特征在于：首先将含氨基和羧基官能团的有机小分子溶于乙二醇中，加入质量浓度为2mg/ml的氯化钯水溶液，用氢氧化钾的乙二醇溶液在搅拌的条件下调节反应体系的pH值为9-12；然后加入活性炭，通过超声使混合体系分散均匀，于50-100℃的水浴中常压搅拌5-12h，抽滤，分别用二次蒸馏水和无水乙醇洗涤滤饼，收集样品40℃干燥制得负载型纳米钯/碳催化剂。本发明所述的含氨基和羧基官能团的有机小分子包括对氨基苯甲酸、6-氨基己酸、苏氨酸、赖氨酸、色氨酸或苯丙氨酸。本发明所述的氢氧化钾的乙二醇溶液的摩尔浓度为1mol/L。

本发明具有以下有益效果：（1）生产成本低、操作简便，条件不苛刻，环境友好，无危险性，反应体系是在50-100℃的水浴中完成，无需苛刻的高温高压装置；（2）所制备的纳米钯/碳催化剂性质稳定，钯纳米颗粒能够均匀地分散于载体上。

附图说明

图1是本发明实施例1制备的负载型纳米钯/碳催化剂的X射线衍射图谱，图2是本发明实施例1制备的负载型纳米钯/碳催化剂的透射电镜图。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1