[发明专利]一种高分散负载型PtCo纳米合金催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂制备技术领域，具体涉及一种负载型PtCo纳米合金催化剂及其制备方法。该催化剂用于肉桂醛的选择性加氢。

技术背景

α,β-不饱和醛酮具有共轭键(C＝C和C＝O键)，加氢反应中存在C＝C双键和C＝O双键竞争吸附作用，从而选择性加氢具有不同的选择性加氢的产物。肉桂醛是α,β-不饱和醛酮的代表物质，其选择加氢产物都广泛应用于香料、医药等领域，如肉桂醇等。目前广泛使用的肉桂醛加氢催化剂为Pt催化剂，然而单金属Pt催化剂在加氢反应中的活性和选择性并非最佳。双金属(合金)催化剂常常具有相比单金属显著不同的电子结构和化学性质([Xueqin Wang,Gongliang Li,Umit S.Ozkan.J.Mol.Catal.A:2004,217:219–229][Lihong Zhao,Kegong Fang,Dong Jiang.Catal.Today.2010,158,490-495])，从而为制备高性能的催化剂提供了机会。

在文献Hao Cheng,Guangwen ChenDiyong Wu Shudong Wang,Yin Zhang,Henqiang Li.Korean Journal of Chemical Engineering,2004,21,595-600.中Cheng制备了单金属催化剂Pt/Mg(Al)O。与Al₂O₃载体相比，类水滑石载体Mg(Al)O与Pt之间的相互作用更强。这种碱性的载体Mg(Al)O使催化剂Pt/Mg(Al)O具有独特的优良性质。但是该方法制备过程复杂，而且采用制备过程中使用的甲苯有慢性毒害。

在文献Yan li,Zhen Guo Li.J.M.Catal.A:2008,279:140–146中，采用浸渍法制备了以CNTs为载体的PtCo双金属催化剂。其制备方法是将Pt、Co金属浸渍在CNTs上，并用KBH₄还原。该催化剂运用在肉桂醛选择加氢生成肉桂醇，选择加氢的转化率只有85.9％。因此研究一种绿色高效的催化剂制备方法有很大的现实意义。

层状双金属氢氧化物(LDHs)是由层间阴离子与带正电荷层板有序组装而成的化合物。LDHs化学组成式为[M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂](A^n-_x/n)·mH₂O，其中M²⁺和M³⁺分别代表二价和三价金属阳离子，位于主体层板上；A^n-为层间阴离子。LDHs的层状结构使其具有独特性质，如层板组成可调变性、层间阴离子可交换性以及酸性和碱性特征等。由于其结构的灵活性，近年来LDHs已成为制备各种催化剂、催化剂前体、催化剂载体的重要材料。

发明内容

本发明目的是提供一种高分散负载型纳米PtCo合金催化剂及其制备方法，以及将其用于选择性加氢肉桂醛制备肉桂醇。

本发明提供的高分散负载型纳米PtCo合金催化剂，化学表示式为：PtCo/MMO-C₃N₄。其中MMO代表焙烧后的金属氧化物，为MgO和Al₂O₃，C₃N₄是三聚氰胺焙烧后产物，C₃N₄和MMO是催化剂的复合载体；催化剂中PtCo纳米合金颗粒的平均粒径为3～10nm，Pt的质量百分含量为2.0～5.5％，Co的质量百分含量为0.5～2.5％；该催化剂在肉桂醛的加氢反应的转化率为85～100％，C＝O键加氢生成肉桂醇的选择性为80～100％。

上述催化剂的制备方案是：先制备的钴插层的镁铝水滑石，将该水滑石与氯铂酸钠及三聚氰胺混合，在高温条件下氯铂酸钠、钴插层的镁铝水滑石及三聚氰氨复合，得到PtCo/MMO-C₃N₄催化剂。

本发明提供的高分散负载型PtCo纳米合金催化剂的制备方法，具体步骤如下：