[发明专利]PdIn合金催化剂及其制备方法、应用

说明书

本发明提供一种PdIn合金催化剂，所述PdIn合金催化剂包含载体以及负载于所述载体的Pd金属，所述载体为具有多个孔道的氮掺杂多孔碳复合材料，所述氮掺杂多孔碳复合材料包含氮掺杂多孔碳材料、氧化铟以及通过该孔道而暴露的金属In，所述氧化铟均匀分布于所述氮掺杂多孔碳材料中，所述Pd金属的边角位选择性地被金属In占据。本发明还提供一种PdIn合金催化剂的制备方法及其应用。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，特别是涉及PdIn合金催化剂及其制备方法、应用。

背景技术

维生素是为维持生命体正常的生理功能而必须从食物中获得的一类微量有机物质，在人体生长、代谢、发育过程中发挥着重要的作用。合成维生素在维生素生产中占据的比重逐年增长，而炔醇类物质的选择性加氢反应是维生素生产中最为重要的反应之一。负载型Pd催化剂在该反应中较为常用。目前在工业生产中炔醇加氢反应的催化剂主要是Lindlar催化剂。但是Lindlar催化剂仍存在毒性大、水相稳定性差、选择性不足等许多问题，急需开发一种更为高效、稳定的炔醇选择性加氢反应催化剂。

近期Pd基合金催化剂在炔醇加氢反应领域受到广泛关注，尤其以可还原氧化物为载体时高温氢气还原得到的Pd基合金催化剂。但是这类催化剂通常存在比表面积低等问题，而且这些合金的形成会不同程度的减少表面暴露的Pd位点，从而降低催化活性。炭材料比表面积大且易于调控，是一种理想的催化剂载体。相比于普通的炭材料，氮掺杂炭材料则有着一些独特的优势，比如氮掺杂改变了炭材料的局域电子结构，有利于贵金属纳米颗粒的分散，通过氮和金属之间的相互作用提高催化剂的活性及稳定性等。但是如何结合两种载体的优势制备独特性能的金属氧化物复合的氮掺杂多孔炭负载的高分散Pd基合金催化剂仍面临巨大的挑战。近期，Wang等(J.Catal.2017,350,13-20)以Pd颗粒的边角位是造成炔醇过加氢这一理论为基础，开发了一种PdZn/CN@ZnO催化剂，虽然Zn毒化了Pd的边角位，但是这种毒化作用并不是选择性的，Zn也会占据平面位，造成催化剂活性的下降。因此如何形成边角位选择性被毒化的Pd基合金也是该领域面临的难题之一。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种PdIn合金催化剂及其制备方法及相关应用。所得到的PdIn合金催化剂中Pd金属的边角位被In金属占据，而实现选择性毒化，因而该PdIn合金催化剂具有优异的催化效果。

本发明提供一种PdIn合金催化剂，所述PdIn合金催化剂包含载体以及负载于所述载体的Pd金属，所述载体为具有多个孔道的氮掺杂多孔碳复合材料，Pd金属分布于所述孔道中，所述氮掺杂多孔碳复合材料包含氮掺杂多孔碳材料、氧化铟以及通过该孔道而暴露的金属In，所述氧化铟均匀分布于所述氮掺杂多孔碳材料中，所述金属In选择性地占据所述Pd金属的边角位。

优选的，所述Pd金属在所述氮掺杂多孔碳复合材料中的分散度为70％～95％。

优选的，所述Pd金属在所述复合催化剂所占的质量分数为0.1％～10％；所述氧化铟以及金属In在所述复合催化剂所占的质量分数为2％～30％；所述氮掺杂多孔碳材料在所述复合催化剂所占的质量分数为60％～97.9％，其中所述氮掺杂多孔碳材料中氮元素的质量分数为0.5％～15％。

本发明还提供一种PdIn合金催化剂的制备方法，其包含以下步骤：

1)提供具有多个孔道的氮掺杂多孔碳复合材料，其中所述氮掺杂多孔碳复合材料包含氮掺杂多孔碳材料以及氧化铟，所述氧化铟均匀分布于所述氮掺杂多孔碳材料中并部分氧化铟通过该孔道而暴露；

2)将所述氮掺杂多孔碳复合材料浸渍于Pd金属前驱体溶液中；

3)对浸渍后的氮掺杂多孔碳复合材料进行第一煅烧，使Pd金属前驱体溶液中的Pd金属前驱体转化为Pd金属，Pd金属分布于所述孔道中，；