[发明专利]一种铑/铜合金纳米催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种铑/铜合金纳米催化剂的制备方法及其应用，属于纳米催化剂研究领域；本发明所述的催化剂为10‑120 nm的球形多晶结构的铑/铜合金纳米颗粒，催化剂中铑、铜的摩尔配比为0.02‑0.08:1；本发明以三氯化铑、硝酸铜为原料，制备了不同颗粒尺寸、微观结构和铑、铜的摩尔比的铑/铜纳米合金催化剂，然后以1‑硝基蒽醌、氢气为原料，采用该催化剂进行反应，使反应温度升温至120‑180℃，并保温反应1‑8 h，得到高纯度1‑氨基蒽醌；本发明所制备的钯/银纳米合金催化剂为球形颗粒，用量少，具有较高的催化活性和稳定性；采用钯/银纳米合金催化剂制备1‑氨基蒽醌的方法工艺要求简单，绿色环保，适于工业化要求。

技术领域

本发明涉及一种铑/铜合金纳米催化剂的制备方法及其应用，属于纳米催化剂研究领域。

技术背景

近年来，纳米科学和技术在催化、医药、通讯、生物、环境保护等诸多领域引起了广泛关注。纳米颗粒由于尺寸小，表面的体积分数高，表面的键态、电子态和颗粒内部不同，表面配位不全等因素导致了颗粒表面活性位点增加，显示出优异的催化性能，是目前催化与材料领域研究的热点。研究发现纳米催化剂的性能随着颗粒尺寸的减小而提高。但是，纳米催化剂的催化性能不仅受颗粒的尺寸影响，纳米颗粒的晶体结构、形貌、组成等对纳米催化剂的催化性能也有重要影响。通过改变纳米材料的形貌、结构和组成来调控催化剂的催化性能是一种非常有效的方法。

1-硝基蒽醌选择加氢生成1-氨基蒽醌是一个重要的化学反应。其产物1-氨基蒽醌是合成蒽醌系染料的重要中间体，其用途广，耗量大，是生产溴氨酸、吡咯蒽酮的主要原料，广泛用于生产酸性、分散、活性、还原染料以及油墨、涂料和颜料，近年来也被用于液晶染料、光降解聚酯的光敏剂。传统的雷尼镍催化剂不仅催化硝基加氢为氨基，而且催化苯环加氢导致有副产物产生，降低了产品的纯度。常用于1-硝基蒽醌选择加氢生成1-氨基蒽醌反应的一元纳米Pd、Ni等催化剂存在易团聚、易失活、稳定性差等缺点。而二元纳米金属催化剂由于其更好的稳定性与更高的催化性能成为新的研究热点。

铑和铜是常用的催化加氢的催化剂。选用铑/铜二元合金纳米催化剂选择催化1-硝基蒽醌合成1-氨基蒽醌时，纳米铑/铜合金纳米催化剂具有更高的活性与更高的选择性，可以提高产品质量，有利于工艺生产。同时，纳米铑/铜合金纳米催化剂选择催化1-硝基蒽醌合成1-氨基蒽醌是绿色化工过程。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的技术缺陷，提供一种铑/铜合金纳米催化剂，并用于催化合成1-氨基蒽醌。该催化剂的制备方法简单，无三废产生，绿色环保。同时，催化合成1-氨基蒽醌时的催化剂用量少，催化活性高、选择性高，性能稳定。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种铑/铜合金纳米催化剂，所述催化剂为10-120nm的球形多晶结构的铑/铜合金纳米颗粒，催化剂中铑、铜的摩尔配比为0.02-0.08:1。

本发明还提供一种铑/铜合金纳米催化剂的制备方法：本发明以三氯化铑、硝酸铜为原料，以水合肼或异丙醇为还原剂，在有机修饰剂的存在下，制备了铑/铜合金纳米催化剂。

具体的制备步骤为：

根据金属铑与金属铜在铑/铜合金纳米催化剂中的不同配比，准确称量一定量的Rh和Cu的金属前驱体三氯化铑、硝酸铜分别溶于无水乙醇溶液中，搅拌混合后加入10mL有机修饰剂的乙醇溶液，在30-60℃下混合搅拌20min，用一定浓度的NaOH乙醇溶液调节反应液pH值，然后待温度升至70℃后，将100mL一定浓度的水合肼或异丙醇的乙醇溶液逐滴加到上述反应液中，反应4-8h后，经无水乙醇多次洗涤，真空干燥后，即可制得所需催化剂。

其中，上述制备方法中，所述有机修饰剂的乙醇溶液、NaOH的乙醇溶液、水合肼乙醇溶液或硼氢化钠乙醇溶液均为溶解在无水乙醇中得到的溶液，除有机修饰剂溶液之外，其他所述的浓度也均为各物质在无水乙醇中的浓度。