[发明专利]一种金属催化剂及其制备和应用

说明书

一种MOFs衍生高稳定金属催化剂的制备及应用，所述催化剂以金属氧化物为载体，活性组分为Pt、Pd、Au、Rh、Ru、Ir、Ni、Co中的一种或数种，采用金属氧化物表面原位生长金属有机框架(MOFs)壳层，同时热解生成金属氧化物覆盖层，得到稳定金属催化剂。本发明催化剂用于加氢反应中具有高活性、高选择性及高稳定性，解决了加氢反应中多相催化剂金属粒子易聚集、选择性差等问题。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，具体涉及一种MOFs衍生高稳定金属催化剂的制备及应用。

背景技术

催化加氢在化工生产中是非常重要的反应，是化学工业的支柱之一。多相催化剂由于其污染小，可循环利用等特点受到人们的广泛关注，成为研究加氢催化剂的热点。但是由于多相催化剂中的活性金属在高温处理或加氢反应过程中发生团聚，反应底物分子的基团不能选择性吸附在活性位点上，从而导致较差的活性以及选择性。因此急需开发一种具有高活性，高选择性及高稳定性的多相催化剂。

长期以来，人们也一直致力于开发高活性，高选择性及高稳定性的多相催化剂，由于使用的策略和方法各异，其达到的效果也不尽相同。

文献1(Chinese J Catal.2016,37(9),1555-1561)通过在室温下ZIF-8形成过程中加入纳米结构的铂溶胶，从而将铂纳米粒子包裹在ZIF-8中，合成了Pt@ZIF-8催化剂，铂纳米粒子很好地分散在多孔的ZIF-8载体中，在1,4-丁炔二醇的加氢反应中，Pt@ZIF-8表现出较高的活性，并具有良好的稳定性。

文献2(Catalysis Today 2017,279,29-35)将钴氧化物纳米粒子稳定在活性炭纤维(ACF)超微孔网络内，制得一种高分散的催化剂。以CoO_x/ACF为结构催化剂，以联氨为还原剂，在60℃条件下对间硝基苯乙烯进行了加氢反应，间氨基苯乙烯的选择性和最高收率接近100％。

文献3(J.Am.Chem.Soc.2017,139,9419-9422)利用UIO-66上接枝的不协调-NH₂作为Lewis碱来稳定RuCl₃，热解制备氮掺杂碳材料，获得Ru基单原子催化剂。该催化剂在373K，3.5MPa H₂的条件下反应4h，基本实现喹啉的完全转化，且1,2,3,4-四氢喹啉的选择性99％。

专利(CN 109876801 A)公开了一种纳米碳负载高分散铂催化剂，贵金属铂以全暴露的铂纳米团簇方式均匀负载于纳米碳载体表面，该催化剂制备工艺简单，性能稳定，在温和的反应条件下催化芳香族硝基化合物生成芳香胺化合物。

尽管目前已经提出一些提高催化剂中活性金属稳定性的方法，能够有效改善活性金属聚集的现象，从而提高催化剂在加氢反应中催化性能以及循环稳定性，但实际上仍存在一些难以避免的问题。虽然将金属限制在多孔材料中有利于金属纳米粒子的分散，但是金属粒子在多孔材料中仍然可以进行扩散，在高温处理以及反应过程中容易聚集，从而导致催化剂活性和选择性的损失。因此，开发一种具有高效催化性能和高稳定性的多相催化剂具有非常重要的意义。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，提供一种MOFs衍生高稳定金属催化剂的制备及应用，本发明的高稳定金属催化剂应用于加氢反应中具有优异的催化性能，解决了加氢催化剂所存在的稳定性差等问题。

为实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：