[发明专利]一种钯纳米催化剂的表面修饰方法及催化应用

说明书

一种钯纳米催化剂的表面修饰方法及催化应用，涉及纳米材料合成。配制钯纳米材料溶液；在钯纳米材料溶液中加入载体，再加入含有硫元素的化合物，搅拌，得表面修饰的钯纳米催化剂。表面修饰的钯纳米催化剂可在催化反应中应用。所述应用可为硫醇修饰的钯纳米材料用作炔烃加氢还原制烯烃的反应中。通过独特的表面修饰，改变钯纳米材料的结构和表界面性能，得到一种全新的硫醇修饰的钯纳米材料，在碳碳三键选择性催化加氢以及电催化等能源储能领域具有重大应用价值。制备方法工艺简便、成本低、精确度高、重复性好。

技术领域

本发明涉及纳米材料合成，尤其是涉及一种钯纳米催化剂的表面修饰方法及催化应用。

背景技术

钯纳米材料具有优异的催化、光热疗性能，尤其是具有超薄纳米结构的钯纳米片由于其结构的独特性和表面丰富的活性位点而在工业催化以及燃料电池和电解水等能源转化领域表现出重要的应用前景。

中国专利ZL201010160739.0报道了一种超薄钯纳米片的制备方法，可以制备规整的六方钯纳米片，具有优异的催化和光热性能。

中国专利201010136791.2报道了一种超活性纳米钯颗粒的合成方法，使用碘苯作为表面修饰剂，利用其既能有效的吸附金属纳米颗粒，又能利用其苯基提供有效的空间阻碍效应，在冰冻的丙酮所导致的反应液温度和聚乙烯基吡咯烷酮溶解度突然下降的共同作用下，形成较为稳定的，内部和表面都具有高含量缺陷的钯纳米颗粒。

近年来的研究表明，贵金属纳米材料的表界面结构对于其特殊性能具有重要激发作用。通过不同的表界面结构构筑，可以开发新的功能。因此，如何调控钯纳米材料的表面结构，得到新的结构材料，开发新的功能，在催化和能源领域意义重大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钯纳米催化剂的表面修饰方法及催化应用。

所述一种钯纳米催化剂的表面修饰方法，包括如下步骤：

1)配制钯纳米材料溶液；

在步骤1)中，所述钯纳米材料可选自钯纳米片、钯纳米立方体、钯纳米球、钯碳催化剂等中的一种；所述配制钯纳米材料溶液的质量分数可为0.001％～10％。所述配制钯纳米材料溶液的溶剂可采用水、乙醇、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、氯仿、乙二醇等中的至少一种。

2)在钯纳米材料溶液中加入载体，再加入含有硫元素的化合物，搅拌，得表面修饰的钯纳米催化剂。

在步骤2)中，所述载体可选自活性炭、氧化铝、二氧化钛、沸石、高岭土、固体酸、硅藻土、硅胶等中的至少一种；所述载体在钯纳米材料溶液中的质量分数可为50％～99.9％；所述含有硫元素的化合物可选自SRm、SRmXn等中的至少一种，其中R包括Na、K、H、Mg、Al、苯基、萘基等中的至少一种，X包括F、Cl、Br、I、甲基、乙基、丙基、丁基、叔丁基等中的至少一种；m＝1～5；n＝1～5；所述加入含有硫元素的化合物后在溶液中的质量分数可为0.001％～10％；所述搅拌的温度可为20～200℃，搅拌的时间可为10min～24h；

表面修饰的钯纳米催化剂可在催化反应中应用。所述应用可为硫醇修饰的钯纳米材料用作炔烃加氢还原制烯烃的反应中。

本发明的理论依据在于：钯和硫醇之间具有很强的相互作用，通过硫醇对钯纳米材料进行修饰，一方面可以构筑独特的界面化学，实现新的化学功能；另一方面由于Pd-S键强作用力，可以起到稳定钯纳米材料的作用。基于以上认识，本发明将这种硫醇修饰的钯纳米材料作为一种高选择性的纳米催化剂。

本发明通过独特的表面修饰，改变钯纳米材料的结构和表界面性能，得到一种全新的硫醇修饰的钯纳米材料，在碳碳三键选择性催化加氢以及电催化等能源储能领域具有重大应用价值。

本发明的优点在于：

1)该制备方法可以实现对钯纳米材料形貌扭曲的精确控制；