[发明专利]一种选择性加氢催化剂在加氢反应中作为催化剂的应用

说明书

本发明公开了一种选择性加氢催化剂在加氢反应中作为催化剂的应用，所述选择性加氢催化剂通过以下制备方法制备得到：将催化剂载体分散于金属前驱体的溶液中，加入多羟基芳环化合物，随后采用碱性物质改变溶液pH至一定范围，反应一段时间后过滤、洗涤，干燥，得到选择性加氢催化剂I；将选择性加氢催化剂I在惰性或还原性气氛中煅烧一段时间，得到选择性加氢催化剂II。在上述两种催化剂中，金属都以单原子分散状态存在，且有着独特的电子结构或化学环境，具有优异的催化性能和稳定性。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体是涉及一种选择性加氢催化剂在加氢反应中作为催化剂的应用。

背景技术

催化加氢反应以氢气为还原剂，可用于还原碳碳双键、碳碳三键、碳氧双键、碳氮三键、硝基等众多有机官能团，是一种新型的绿色催化工艺。目前催化加氢已经广泛应用于石油炼制、食品、纺织、医药等领域。高效加氢催化剂是催化加氢工艺的核心组成之一。金属组分通常作为加氢催化剂的活性中心，其催化性能与金属分散度（暴露金属原子个数占催化剂中总原子数的比例）紧密相关。在大多数反应中，提高金属分散度不仅有利于催化性能的提升，还能增加金属利用率，有效降低催化剂的成本。

金属分散度提升的极限状态即为单原子分散催化剂，简称单原子催化剂。单原子催化剂中金属中心有着独特的化学环境，往往拥有优异的催化性能。众多周知，单核过渡金属络合物是一类重要的均相催化剂，因此许多研究致力于将其固载于载体表面形成单原子分散的多相催化剂，该过程也被称为“均相催化剂多相化”，可为解决均相催化剂的分离提供一种有效方法。J. Basset等（Science, 1997, 276, 99）过渡金属氢化物固载于SiO₂表面，用于烷烃的转化。A. T. Bell等（J. Am. Chem. Soc., 2002, 124, 13194）将Fe配合物嫁接至SiO₂表面，用于催化碳氢化合物的氧化。E. Pinkhassik等（ACS Nano, 2016, 10,11397）采用多孔聚合物构建“纳米反应器”，并将均相催化剂封装其内，用于多种经典的有机合成反应。T. Tu等（ACS Catal. 2015, 5, 6573）采用自组装策略将配体和金属前驱体有机结合，所形成的聚合物中包含单分散的Ir催化中心，可高效催化甘油的氧化脱氢。最近，N. F. Zheng等（Science, 2016, 352, 797）采用光辅助沉积的方法，利用乙二醇的配位能力，在TiO₂表面形成了单原子分散的Pd催化剂，且Pd独特的配位环境使得氢气以异裂的方式活化，区别于传统Pd纳米颗粒表面上均裂的活化方式。

近年来利用金属-载体之间强相互作用被广泛用于单原子催化剂的制备。早期关于三效催化剂的研究已经表明氧化铈具备稳定Pt、Pd、Rh等纳米颗粒的作用。最近，A. K.Datye等（Science, 2016, 353, 150）利用Pt与CeO₂之间的强相互作用，制备高温稳定的单原子Pt/CeO₂催化剂。此外，氮掺杂炭材料也受到越来越多的关注，氮掺杂形成的局域结构与多种过渡金属存在很强的相互作用，易形成单原子分散的金属-氮掺杂炭（M/CN）催化剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种选择性加氢催化剂在加氢反应中作为催化剂的应用。该选择性加氢催化剂中的金属呈现单原子分散状态，使得该选择性加氢催化剂具有优异的催化性能和稳定性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种选择性加氢催化剂在加氢反应中作为催化剂的应用，所述选择性加氢催化剂通过以下制备方法制备得到：

将催化剂载体分散于金属前驱体的溶液中，加入多羟基芳环化合物，随后采用碱性物质改变溶液pH至一定范围，反应一段时间后过滤、洗涤，干燥，得到选择性加氢催化剂I；

将选择性加氢催化剂I在惰性或还原性气氛中煅烧一段时间，得到选择性加氢催化剂II。