[发明专利]一种包覆贵金属的硅分子筛催化材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种包覆贵金属的硅分子筛催化材料及其制备方法。其制备方法包括：1)将硅源与强碱和水按照一定比例混合后进行反应，洗涤干燥，得到硅分子筛前驱体；2)取适量上述前驱体煅烧后与含胺基的硅烷偶联剂混合后，与含贵金属元素的盐溶液混合搅拌；3)将上述混合物与适量强碱混合后进行水热反应，然后用还原剂进行还原即得到包覆贵金属的硅分子筛催化材料。本发明提供的包覆贵金属的硅分子筛催化材料的催化性能提高，且对多种卤代硝基苯有显著的选择性催化性能；其制备方法简单，成本低廉。

技术领域

本发明涉及一种包覆贵金属的硅分子筛催化材料及其制备方法，属于材料领域。

背景技术

在过去的几个世纪当中，金属催化的加氢还原反应一直是科学界研究的热点，因为它在化学、材料、工业、农业、能源、医学等多个领域都有着广泛且不可替代的重要作用。大量的金属催化剂被应用于催化还原烯烃、炔烃、芳香化合物、羧酸、醛类、酮类、酯类等多种化合物。但当它们被应用于还催化原多种可被催化还原的官能团时，普遍很难表现出选择性。在这类反应物中，卤代硝基苯便是其中很有代表性的一个，它的选择性还原产物——卤代苯胺在化学、材料、工业、农业等领域有着重要应用，尤其是在农业中被广泛应用于农药的生产。

硅分子筛材料具有独特的孔道和核壳结构、极大的比表面积、优越的吸附性和较好的热稳定性，其在化学、材料、工业、农业、能源、医学等多个领域都有着深远的影响和巨大的应用价值。硅分子筛可通过硅源与模板剂和水的水热反应制得，具有制备方法简单、产量大、成本低廉等优点，且可通过后续处理包覆具有催化还原性能的金属催化剂。然而，在现有的由卤代硝基苯选择性催化还原制备卤代苯胺的生产技术中，普遍采用非贵金属作为催化剂，极少有采用贵金属作为活性位点的催化剂应用于该反应中。

发明内容

本发明的目的是提供一种包覆贵金属的硅分子筛催化材料及其制备方法，本发明包覆贵金属的硅分子筛催化材料的催化性能提高，且对多种卤代硝基苯有显著的选择性催化性能；其制备方法简单，成本低廉。

本发明提供的制备包覆贵金属的硅分子筛材料的方法，包括：

1)将硅源与模板剂和水混匀进行水热反应，反应完毕得到硅分子筛前驱体；

2)将步骤1)所得硅分子筛前驱体煅烧后，与含胺基的硅烷偶联剂混合后，与含贵金属元素的盐溶液混合搅拌，得到混合物；

3)将上述混合物与模板剂混合后进行水热反应，然后用还原剂进行还原反应，得到所述包覆贵金属的硅分子筛材料。

上述方法的步骤1)中，所述硅源选自硅酸酯类化合物和二氧化硅溶胶中的至少一种；具体的，所述硅酸酯类化合物选自原硅酸四乙酯、原硅酸四甲酯和原硅酸四丙酯中至少一种；

所述模板剂选自四丙基氢氧化铵、炭黑和碳酸钙中至少一种；

所述硅源与模板剂和水的物质的量比为1:0.1～1:10～200。

所述步骤1)水热步骤中，温度为80～200℃；具体为90℃、120℃或160℃；

时间为6h-48h；具体为24h。

所述硅分子筛前驱体为白色。

所述步骤2)煅烧步骤中，升温速率为1-10℃/min；具体为2-8℃/min；更具体为3-7℃/min或5℃/min；

煅烧温度为400～700℃；具体为550-600℃或530-570℃；煅烧时间为1-10h；具体为6-10h；更具体为7-9h或8h。

所述步骤2)中，所述含胺基的硅烷偶联剂选自APTMS、3-二乙氨基丙基三甲氧基硅烷和3-氨基丙基三乙氧基硅烷中至少一种；

所述含贵金属元素的酸或盐的水溶液中，所述含贵金属元素的酸具体为氯钯酸；所述含贵金属元素的盐具体为氯钯酸钠或乙酰丙酮钯；