[发明专利]双金属纳米催化剂的制备方法及其催化氧化1,2-丙二醇制备丙酮酸和羟基丙酮的用途

权利要求书

1.双金属纳米催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、合成MCM-41介孔分子筛载体，记做M，备用；

步骤2、合成金属镧掺杂的LaM介孔分子筛载体，备用；

将一定量步骤1制备的MCM-41载体加入到含有一定量的La(NO₃)₃·6H₂O溶液中，经50℃搅拌2小时后，在100℃条件下搅拌蒸发完全溶液中的水分，随后再经1℃/min升至550℃，并在550℃下保持6小时后，即得到一定掺杂量的LaM载体，其中，掺杂金属镧的质量为载体M质量的10％；

步骤3、合成Pd-Bi双金属纳米粒子胶体溶液：

先将一定量的聚乙烯吡咯烷酮PVP溶解于乙二醇水溶液中，再向乙二醇水溶液中加入PdCl₂和BiCl₃，进行超声和搅拌，使铋元素与钯元素的前驱体充分溶解在乙二醇水溶液当中，随后使用NaOH溶液调节乙二醇水溶液pH，然后将溶液冷凝回流，得到Pd-Bi双金属胶体溶液；

步骤4、负载型双金属纳米催化剂Pd-Bi/LaM的制备采用溶胶固定法：

在Pd-Bi双金属的胶体溶液中加入LaM，常温下搅拌，用去离子水和无水乙醇多次离心洗涤，最后真空干燥，即得到负载型双金属纳米催化剂Pd-Bi/LaM。

2.如权利要求1所述的双金属纳米催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1中，合成MCM-41介孔分子筛载体的步骤为：室温下，将一定量的十六烷基三甲基溴化铵CTAB溶于去离子水中；剧烈搅拌下加入氨水制备模板剂；搅拌10分钟后缓慢滴加正硅酸乙酯TEOS；继续搅拌1小时后得到乳白色胶体溶液，将胶液移入带聚四氟乙烯内衬的不锈钢的水热反应釜中，在110℃下静置晶化48小时；晶化完后，样品经去离子水多次抽滤洗涤，在60℃下干燥16小时，随后550℃进行焙烧去除模板剂，即得到MCM-41介孔分子筛载体，记做M。

3.如权利要求1所述的双金属纳米催化剂的制备方法，其特征在于，步骤3中，双金属纳米粒子中金属Pd和Bi的物质的量比为4:1；称取的PVP的质量与BiCl₃的质量比为0.22：1，PVP的相对分子质量为10000；所用乙二醇水溶液中，乙二醇与PdCl₂和BiCl₃之和物质的量比为15:1，其中，乙二醇水溶液的浓度为0.3mol/L。

4.如权利要求1所述的双金属纳米催化剂的制备方法，其特征在于，步骤3中，超声和搅拌的时间为30分钟，NaOH溶液调节乙二醇水溶液pH至11，冷凝回流的温度为190℃，时间为3小时。

5.如权利要求1所述的双金属纳米催化剂的制备方法，其特征在于，步骤4中，Pd-Bi双金属胶体溶液中的Pd-Bi的质量为载体LaM质量的5％，常温下搅拌的时间为2h，真空干燥的温度为120℃，时间为12h。

6.双金属纳米催化剂，其特征在于，是通过权利要求1～5任一项所述制备方法制得的，其中，所得的Pd-Bi/LaM中，活性组分Pd-Bi双金属纳米粒子平均粒径为6.3nm。

7.将权利要求6所述的双金属纳米催化剂用于催化氧化1,2-丙二醇制备丙酮酸和羟基丙酮的用途。

8.如权利要求7所述的用途，其特征在于，具体步骤为：

常压条件下，在一定浓度的1,2-丙二醇水溶液中加入一定质量的负载型双金属纳米催化剂Pd-Bi/LaM，形成混合溶液，再用氢氧化钠水溶液调节pH，密封实验装置，调节转速，搅拌条件下，将温度调节至反应温度，将氧气导入反应液中并调节一定的氧气流量，进行催化反应，同时冷凝回流；反应结束后，反应产物经酸化、过滤处理。

9.如权利要求8所述的用途，其特征在于，1,2-丙二醇水溶液的体积与负载型双金属纳米催化剂Pd-Bi/LaM的质量比为40mL：0.05-0.2g，其中，1,2-丙二醇水溶液的浓度为0.0175-0.07mol/L；氢氧化钠水溶液的浓度为0.1mol/L，反应液pH为8-14，氧气流速为50-200mL/min，搅拌的转速为600rpm，催化反应温度为70-100℃，催化反应时间为2-12小时。