[发明专利]一种用于炔烃氢化反应的催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种用于炔烃氢化反应的催化剂，由金钯双金属纳米材料与包覆于所述金钯双金属纳米材料表面的ZIF金属有机框架材料组成。本申请还提供了上述催化剂的制备方法，其将金钯双金属纳米材料、咪唑类化合物与锌源在溶剂中反应，得到用于炔烃氢化反应的催化剂。本发明中通过金属中心离子锌与咪唑类化合物发生配位，包覆于金钯双金属纳米材料表面，制备出金属有机框架材料包覆双金属纳米材料的催化剂；该催化剂用于光驱动炔烃加氢反应，表现出了优异的加氢活性和烯烃产物选择性。

技术领域

本发明涉及金属催化剂技术领域，尤其涉及一种用于炔烃氢化反应的催化剂及其制备方法。

背景技术

太阳能作为清洁、可持续的能源，通过一定的媒介转化为电能、化学能等形式的能量，用于解决能源枯竭和环境污染的问题。半导体是常见的吸光媒介，但是绝大多数半导体材料吸光位于紫外区域，无法有效吸收和利用全部的太阳光能量。金属纳米材料的等离激元作为一类重要的媒介，能够将占据太阳光95％以上的可见和近红外光转化为化学能用于驱动催化反应。

金纳米棒具有很好的吸收可见和近红外光特性，将具有催化活性的金属集成到金纳米棒表面是常见的制备等离激元催化剂的方法。如公开号为CN 100549244 C的中国专利公开了一种长方形金核/钯壳双金属纳米棒及其制备方法，其利用该方法制备出的催化剂用于研究光驱动有机加氢反应；如《美国化学会志》杂志(J.Am.Chem.Soc.,2016,138,6822)介绍了结合超快吸收光谱技术研究等离激元弛豫在实现光能向化学能转化的物理机制，为等离激元光催化的设计研究奠定了材料制备基础。

通过炔烃半氢化反应制备烯烃是一类常见的合成途径，例如已经被广泛使用的林德拉催化剂有效的抑制烯烃分子进一步被氢化，但是催化剂毒化导致催化活性降低，并且高温加热的条件和高纯度氢气的使用给催化反应带来一定的安全隐患。开发用于光驱动炔烃加氢反应生成烯烃的催化剂具有十分重要的意义，尤其在不同氢气气氛下灵活调控加氢活性和烯烃产物选择性。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种用于炔烃氢化反应的催化剂，该催化剂在制备烯烃的过程中具有较高的活性和烯烃产物的高选择性。

有鉴于此，本申请提供了一种用于炔烃氢化反应的催化剂，由金钯双金属纳米材料与包覆于所述金钯双金属纳米材料表面的ZIF金属有机框架材料组成。

优选的，所述金钯双金属纳米材料由金纳米棒和包覆于所述金纳米棒表面的钯组成；钯与金的摩尔比为(0.2～3.5)：1。

优选的，所述ZIF金属有机框架材料为ZIF-1金属有机框架材料、ZIF-7金属有机框架材料、ZIF-8金属有机框架材料或ZIF-60金属有机框架材料。

本申请还提供了一种用于炔烃氢化反应的催化剂的制备方法，包括：

将金钯双金属纳米材料、咪唑类化合物与锌源在溶剂中反应，得到用于炔烃氢化反应的催化剂，所述用于炔烃氢化反应的催化剂由金钯双金属纳米材料与包覆于所述金钯双金属纳米材料表面的ZIF金属有机框架材料组成。

优选的，所述咪唑类化合物选自苯并咪唑、2-甲基咪唑和咪唑中的一种或两种，所述锌源为六水合硝酸锌。

优选的，所述金钯双金属纳米材料、咪唑类化合物与锌源的质量比为1：(10.9～307.7)：(39.7～397)。

优选的，所述反应的时间为10～120min或12～24h。

本申请还提供了一种烯烃的制备方法，包括：

将炔烃和催化剂在含有氢气的气氛中在光照条件下反应，得到烯烃；所述催化剂由金钯双金属纳米材料与包覆于所述金钯双金属纳米材料表面的ZIF金属有机框架材料组成。

优选的，所述含有氢气的气氛中氢气浓度为2％～100％。