[发明专利]一种具有亚纳米复合结构的催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种具有亚纳米复合结构的催化剂，其特征在于，所述催化剂以金属M为活性组分，氧化物NO_x为载体，活性组分M分别以原子团簇和单原子的形式分散在载体NO_x上。

2.根据权利要求1所述具有亚纳米复合结构的催化剂，其特征在于，所述以原子团簇形式存在的活性组分M即为同一金属原子M⁰的团簇；所述以单原子形式存在的活性组分M即为以M-O-N界面锚定的金属原子M。

3.根据权利要求1或2所述具有亚纳米复合结构的催化剂，其特征在于，所述催化剂中，0.5-10wt％的活性组分M以原子团簇形式分散在载体NO_x上，1-49wt％的活性组分M以单原子的形式分散在载体NO_x上，50-95wt％的氧化物NO_x为载体。

4.根据权利要求1-3任一项所述具有亚纳米复合结构的催化剂，其特征在于，金属M为铜、镍、钴、铁、锰、镁、锌中的一种或者多种的组合；氧化物NO_x为二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛、二氧化锆、二氧化铈中的一种或多种的组合。

5.一种根据权利要求1-4任一项所述具有亚纳米复合结构的催化剂的制备方法，其特征在于，包括：将金属M的盐和氧化物NO_x进行水热反应得到催化剂前驱体；将该催化剂前驱体在还原气氛中煅烧还原，即得所述具有亚纳米复合结构的催化剂。

6.根据权利要求5所述具有亚纳米复合结构的催化剂的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为80-160℃，时间为6-48h；所述煅烧还原反应的温度优选为200-550℃，时间优选为1-12h。

7.根据权利要求5-6任一项所述具有亚纳米复合结构的催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法，具体包括：将金属M的可溶性盐和氧化物NO_x加入水中混匀，再加入碱性物质，搅拌形成均匀乳液；将该乳液置于水热反应釜中进行反应，过滤，洗涤，干燥后，得到催化剂前驱体；将该催化剂前驱体置于还原气氛中进行煅烧还原，即得所述具有亚纳米复合结构的催化剂；

优选地，所述碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种或者多种的组合；所述洗涤的溶剂为水、无水乙醇、丙酮中的一种或者多种的组合；所述还原气氛为包含氢气的气体，优选为体积比1:9的H₂/Ar或H₂/N₂。

8.根据权利要求5-7任一项所述具有亚纳米复合结构的催化剂的制备方法，其特征在于，所述氧化物NO_x采用下述方法制备得到：将含N元素的有机醇盐或无机盐加入到醇/水混合溶剂中恒温反应，过滤，洗涤，干燥，煅烧，即得到相对应的氧化物NO_x；

优选地，所述含N元素的有机醇盐或无机盐为正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、正硅酸丙酯、正硅酸丁酯、正硅酸异丙酯、硝酸氧锆、硝酸锆、氧氯化锆、硫酸锆、乙酰丙酮锆、硝酸铝、氯化铝、硫酸铝、十二水硫酸铝钾、四氯化钛、钛酸四丁酯、钛酸四乙酯、钛酸四异丙酯、钛酸四异丁酯、硝酸铈、硝酸亚铈、草酸铈或硫酸铈中的一种或者多种的组合；所述醇/水混合溶剂为乙醇或甲醇与水组成的混合溶剂。

9.一种含羰基化合物的催化还原反应方法，其特征在于，所述含羰基化合物的羰基在催化剂的条件下还原为醇羟基或者亚甲基，该催化剂为权利要求1-4任一项所述的催化剂或者权利要求5-8任一项所述的制备方法制备得到的催化剂。

10.根据权利要求9所述的含羰基化合物的催化还原反应方法，其特征在于，所述含羰基化合物为不饱和醛、酮或者羧酸，优选为糠醛、苯甲醛、对羟基苯甲醛、甲氧基苯甲醛、香兰素、乙基香兰素、肉桂醛、丁香醛中的一种或者多种的组合；

所述催化剂与含羰基化合物的用量比优选为(0.01-0.5):(0.03-300)；反应的溶剂优选为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、环己烷、苯的一种或几种；反应的温度优选为30-200℃，反应的时间优选为5-2880min；反应所采用的气体优选为氢气、氮气、氩气中的一种或多种的组合，气体压力为0.2-6.5MPa。