[发明专利]一种配位聚合物负载铂纳米催化剂的制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种负载型铂纳米催化剂的制备方法。利用金属铂与吡啶氮之间的配位键作用，通过常规溶液方法，形成Pt-bpy配合物，在氢气还原条件下，制备出铂纳米粒子-bpy纳米复合催化剂，该催化剂可以用于在温和条件下进行催化加氢反应，属于催化剂材料领域。

背景技术

贵金属纳米颗粒一直是研究的热点，因为纳米粒子具有独特的光学、电学、磁性和催化性能，并且这些性能不同于其体相材料。众所周知，裸露的纳米粒子具有高的表面能和活性，因而容易产生聚集而失去活性。科学家们一直努力采用各种方法来控制纳米粒子的聚集，如使用表面活性剂稳定纳米粒子，如聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，或用无机二氧化硅包裹纳米粒子形成核壳结构。还有一种方法，把纳米粒子负载在活性炭、石墨烯或金属氧化物中，控制其纳米粒子的聚集。近年来，具有孔洞的金属有机框架化合物(MOFs)也被用来作为纳米粒子负载的载体，先把金属前驱体吸附在MOFs的孔洞里，再用还原剂把金属离子还原成纳米粒子，这样纳米粒子形成在孔洞里，有效避免其聚集，保持高的活性。然而，对没有孔洞的配位聚合物，到目前为止，很少报道用来作为纳米粒子的载体，对这种配位聚合物，虽然没有孔洞，但是一样具有金属离子和有机配体联合的性能，这是单独的金属离子或单独的有机配体所不具有的。我们可以充分利用其两者的性能，有效地制备出稳定的纳米粒子。

我们利用金属铂与吡啶氮之间的配位键作用，先制备出Pt-bpy配位聚合物，在氢气还原条件下，制备出铂纳米粒子-bpy纳米复合物催化剂，该催化剂用于催化加氢反应催化剂，如对硝基苯的催化加氢反应，具有很好的催化活性和选择性。本方法具有工艺简单，成本低廉，操作方便，应用范围广等特点。

发明内容

本发明制备了铂纳米粒子催化剂，在温和条件下对硝基苯和烯烃加氢反应具有很好的催化活性。

本发明涉及的Pt NPs-bpy催化剂，其中NPs为纳米粒子，bpy为4,4-联吡啶。

所述的催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)分别配备出K₂PtCl₄和4,4-联吡啶的溶液；

(2)将4,4-联吡啶的溶液加入到K₂PtCl₄溶液中搅拌；

(3)把步骤(2)中得到的沉淀物，在氢气还原气氛中进行还原，制备获得所述催化剂。

所述的催化剂用于催化硝基苯或烯烃加氢反应。

本发明利用联吡啶作为金属的联结基元，通过金属铂和联吡啶氮之间形成的配位键作用，制备Pt NPs-bpy催化剂，制备的催化剂具有很好的稳定性以及较高的催化活性。制备条件温和，方法简易，无需特殊的设备，成本低廉。并且制备的催化剂可以在可以在温和条件下实现催化加氢反应。本方法具有工艺简单，操作方便，应用范围广等特点。

附图说明

附图1为：Pt NPs-bpy催化剂透射电镜照片。仪器型号为FEI Tecnai G2F20，产家为美国。

附图2为：Pt NPs-bpy催化剂催化氢化硝基苯六次循环后的透射电镜照片。

附图3为：Pt NPs-bpy催化剂对硝基苯酚的催化还原反应随时间关系的紫外可见光谱图。仪器型号为Uv-2550光谱仪，产家为日本的Shimadzu。

具体实施方式

实施例1：Pt NPs-bpy催化剂制备

首先，配备出K₂PtCl₄(5mM,30mL)水溶液，4,4-联吡啶(5mM,30mL)乙醇溶液；

再将4,4-联吡啶(5mM,30mL)乙醇溶液滴加到K₂PtCl₄(5mM,30mL)水溶液中，搅拌24个小时后，离心分离，用水和乙醇分别洗涤三次，再在50℃真空干燥12个小时，获得Pt–bpy配位聚合物。

然后再把Pt–bpy配位聚合物，在氢气气氛中(体积5％氢气和95％氮气混合气)200℃还原5个小时，即可制得所需的Pt NPs-bpy催化剂。

实施例2：Pt NPs-bpy催化剂催化硝基苯加氢反应

硝基苯(0.5mmol)、无水乙醇(5ml)和Pt NPs-bpy(3mg)催化剂一起加入到试管里，试管用塞子密封后，用氢气填充，再抽真空，连续抽三次，混合物在氢气(1.0atm)氛围里，温度34℃，以一定搅拌速度进行反应。反应60分钟结束后，催化剂离心分离，产率用气相色谱方法测得。