[发明专利]在介孔材料内制备受限的纳米催化剂的方法及其用途

权利要求书

1.一种在介孔材料(MPM)内制备受限的金属纳米催化剂的方法，所述方法包括：(a)在所述介孔材料上浸渍至少一种或更多种有机化合物，以形成第一中间体[(A_x(L^-x)/MPM]]，所述有机化合物包含能够与至少一种金属离子形成配位键的一种或更多种多齿配体[A_x(L^-x)]；(b)将所述第一中间体[(A_x(L^-x)/MPM)]暴露于气相中的酸，以形成第二中间体[(H_x(L^-x)/MPM)]；(c)向所述第二中间体[(H_x(L^-x)/MPM)]中加入一种或更多种金属离子(M₁^+y、M₂^+y、M₃^+y)的溶剂溶液，以便与所述一种或更多种多齿配体形成配位键，形成限制在介孔材料内的金属有机框架(MOF)前体[MOF/MPM]，以及(d)在受控的变换条件下处理步骤(c)的所述前体[MOF/MPM]，以便形成限制在所述介孔材料内的所述金属纳米催化剂。

2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(d)还包括步骤(d)(1)，所述步骤(d)(1)包括使步骤(d)的所述前体[MOF/MPM]与一种或更多种有机化合物(Z)接触，以制成能够形成配位键的第二多齿配体[Z/MOF/MPM]；以及步骤(d)(2)，添加一种或更多种另外的金属离子的溶剂溶液，以形成具有限制在所述介孔材料内的另外的金属的改性的MOF前体[MOF/MPM]。

3.根据权利要求2所述的方法，其中步骤(d)(1)中的螯合配体(Z)包括用于络合第二金属离子的金属结合位点。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述受控的变换条件导致所述MOF中大于90％的碳从所述MOF/MPM中释放。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述受控的变换条件导致所述MOF中50％±10％的碳从所述MOF/MPM中释放。

6.根据权利要求1所述的方法，其中在受控的变换条件下的所述处理是在惰性气体气氛中在约300℃至约1000℃的温度热解。

7.根据权利要求1所述的方法，其中在受控的变换条件下的所述处理是在含有氧气的气氛中在约300℃至约600℃的温度煅烧。

8.根据权利要求1所述的方法，其中在受控的变换条件下的所述处理是在约25℃至约300℃的温度用氢气还原。

9.根据权利要求1所述的方法，其中受限的纳米催化剂是单金属的(M₁)。

10.根据权利要求1所述的方法，其中受限的纳米催化剂是双金属的(M₁+M₂)。

11.根据权利要求1所述的方法，其中受限的纳米催化剂具有3种或更多种金属。

12.根据权利要求1所述的方法，其中在所述介孔材料内的受限的纳米催化剂具有小于10nm的直径。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述介孔材料是介孔金属氧化物、介孔二氧化硅、介孔碳、介孔聚合物、介孔氧化铝硅(沸石)、介孔有机硅或介孔磷酸铝。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述介孔金属氧化物是氧化铝、氧化铈、氧化钛、氧化锆或氧化镁。