[发明专利]一种非合金金属复合物及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种非合金金属复合物及其制备方法和应用，该非合金金属复合物由铂、铑、钌或铱中的至少一种和铜、钴、镍或银中的至少一种以相互接触的形式负载于载体材料上，所述载体材料为活性碳、二氧化硅、二氧化钛、蒙脱石、分子筛、碳纳米管或石墨烯中的任意一种。本发明制备的非合金金属复合物具有新颖的结构，其以金属‑金属相互接触的形式负载于载体材料上，能够通过改变金属之间的比例有效调节催化性能，具有简单、灵活、可调性强的优点。该非合金金属复合物在催化卤代硝基苯选择性还原制备卤代苯胺的反应中具有极高的催化效率，卤代苯胺的选择性高于95％，可达99％以上，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备与应用领域，具体涉及一种非合金金属复合物及其制备方法和应用。

背景技术

铂族元素在催化领域有非常广泛的应用前景，包括催化裂解、催化氢化及电催化等。但是铂族元素的催化性能太过于单一，无法满足所有催化反应的需求，特别是涉及到选择性催化反应时。例如，铂元素催化卤代硝基苯选择性还原为卤代苯胺时，不但会催化氢气将硝基官能团还原为胺基，还会催化卤代苯胺的脱卤副反应。其它铂族元素与铂具有类似的催化性能，其情况与铂元素类似。单独利用铂族元素作为催化剂很难在一些选择性催化反应上得到很好的选择性。为了解决这一问题，添加一些有机或无机物添加剂，例如金鸡纳定和氟化物等，能够提升一些立体构象选择性反应或官能团还原选择性反应的选择性。然而上述添加剂的加入使产物分离变的困难，并且添加剂也很难进行重复利用。

对催化剂的结构进行修饰或改性是一种可行的方法。以铂基催化剂为例，一种途径是选择合适的载体，通过选择不同金属氧化物作为铂粒子的载体，例如氧化钛，氧化铝，氧化硅和氧化铁等，可以调节铂的催化性能。但是利用这些载体来调节铂的催化性能较为有限，因为载体的类型是固定的，其对负载物的影响基本也是固定的，很难实现较大程度的改进。另外一种途径是利用惰性金属元素来对铂基催化剂性能进行调节，例如选择铜、钴、锡等和铂制成金属复合物催化剂。但是目前合成的金属复合物催化剂主要为合金或核壳结构，在调节金属-金属之间的比例时，由于合金比例不同，合金表面几何形态会发生变化，使表面结构形成很大差异，从而影响催化性能；同时，不同金属间费米能级不同，因此会发生电荷转移作用，比例不同时电荷的转移程度也不同，金属-金属间电子的作用会随之改变，使得催化性能难以得到有效调控。而核壳结构也存在类似的问题，调节核金属与壳金属比例时，会改变表面结构，从而导致对催化性能的调节产生困难。

为了在不改变金属复合物表面结构的前提下，通过独立调节金属-金属比例对铂族催化剂的催化性能进行有效调节，需要发展具有新型结构的金属复合物。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种非合金金属复合物及其制备方法和应用，得到一种以金属-金属相互接触的形式负载于载体材料上的金属复合物，该金属复合物具有新颖的相互接触的结构，未形成合金；能够通过改变金属之间的比例有效调节催化性能，具有简单、灵活、可调性强的优点，在催化卤代硝基苯选择性还原制备卤代苯胺的反应中具有极高的催化效率，卤代苯胺的选择性可达99％以上，具有良好的应用前景。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种非合金金属复合物，所述非合金金属复合物由金属A、金属B和载体材料组成，所述金属A和金属B以相互接触的形式负载于载体材料上，所述金属A为铂、铑、钌或铱中的至少一种，所述金属B为铜、钴、镍或银中的至少一种。

本发明得到的非合金金属复合物中，金属A的纳米粒子和金属B的纳米粒子以相互接触的形式负载于载体材料上。相互接触的形式是指：二者之间以物理接触的形式相互接触，之间并未形成合金。