一種配位聚合物負(fù)載鉑納米催化劑的制備方法和用途
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種配位聚合物負(fù)載鉑納米催化劑Pt?NPs-bpy的制備方法和用途。其特征主要有：金屬納米顆粒為Pt，bpy為4,4-聯(lián)吡啶，采用常規(guī)溶液方法，制備出含鉑和聯(lián)吡啶的Pt-bpy配位聚合物，該配位聚合物在氫氣氣氛條件下，鉑被還原成鉑納米粒子。該催化劑具有較高催化活性以及穩(wěn)定性，在溫和條件下實現(xiàn)對硝基苯催化加氫反應(yīng)和對硝基苯酚催化還原，可多次重復(fù)使用。本方法具有工藝簡單，成本低廉，操作方便，應(yīng)用效果好等特點。
【專利說明】一種配位聚合物負(fù)載鉑納米催化劑的制備方法和用途
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種負(fù)載型鉬納米催化劑的制備方法。利用金屬鉬與吡啶氮之間的配位鍵作用，通過常規(guī)溶液方法，形成Pt-bpy配合物，在氫氣還原條件下，制備出鉬納米粒子-bpy納米復(fù)合催化劑，該催化劑可以用于在溫和條件下進(jìn)行催化加氫反應(yīng)，屬于催化劑材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]貴金屬納米顆粒一直是研究的熱點，因為納米粒子具有獨特的光學(xué)、電學(xué)、磁性和催化性能，并且這些性能不同于其體相材料。眾所周知，裸露的納米粒子具有高的表面能和活性，因而容易產(chǎn)生聚集而失去活性?？茖W(xué)家們一直努力采用各種方法來控制納米粒子的聚集，如使用表面活性劑穩(wěn)定納米粒子，如聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，或用無機二氧化硅包裹納米粒子形成核殼結(jié)構(gòu)。還有一種方法，把納米粒子負(fù)載在活性炭、石墨烯或金屬氧化物中，控制其納米粒子的聚集。近年來，具有孔洞的金屬有機框架化合物(MOFs)也被用來作為納米粒子負(fù)載的載體，先把金屬前驅(qū)體吸附在MOFs的孔洞里，再用還原劑把金屬離子還原成納米粒子，這樣納米粒子形成在孔洞里，有效避免其聚集，保持高的活性。然而，對沒有孔洞的配位聚合物，到目前為止，很少報道用來作為納米粒子的載體，對這種配位聚合物，雖然沒有孔洞，但是一樣具有金屬離子和有機配體聯(lián)合的性能，這是單獨的金屬離子或單獨的有機配體所不具有的。我們可以充分利用其兩者的性能，有效地制備出穩(wěn)定的納米粒子。
[0003]我們利用金屬鉬與吡啶氮之間的配位鍵作用，先制備出Pt-bpy配位聚合物，在氫氣還原條件下，制備出鉬納米粒子-bpy納米復(fù)合物催化劑，該催化劑用于催化加氫反應(yīng)催化劑，如對硝基苯的催化加氫反應(yīng)，具有很好的催化活性和選擇性。本方法具有工藝簡單，成本低廉，操作方便，應(yīng)用范圍廣等特點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明制備了鉬納米粒子催化劑，在溫和條件下對硝基苯和烯烴加氫反應(yīng)具有很好的催化活性。
[0005]本發(fā)明涉及的Pt NPs-bpy催化劑,其中NPs為納米粒子，bpy為4，4_聯(lián)卩比唳。
[0006]所述的催化劑的制備方法，包括如下步驟:
[0007](I)分別配備出K2PtCl4和4，4-聯(lián)吡啶的溶液；
[0008](2)將4，4-聯(lián)吡啶的溶液加入到K2PtCl4溶液中攪拌；
[0009](3)把步驟(2)中得到的沉淀物，在氫氣還原氣氛中進(jìn)行還原，制備獲得所述催化劑。
[0010]所述的催化劑用于催化硝基苯或烯烴加氫反應(yīng)。
[0011]本發(fā)明利用聯(lián)吡啶作為金屬的聯(lián)結(jié)基元，通過金屬鉬和聯(lián)吡啶氮之間形成的配位鍵作用，制備Pt NPs-bpy催化劑，制備的催化劑具有很好的穩(wěn)定性以及較高的催化活性。制備條件溫和，方法簡易，無需特殊的設(shè)備，成本低廉。并且制備的催化劑可以在可以在溫和條件下實現(xiàn)催化加氫反應(yīng)。本方法具有工藝簡單，操作方便，應(yīng)用范圍廣等特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]附圖1為:Pt NPs-bpy催化劑透射電鏡照片。儀器型號為FEI Tecnai G2F20，產(chǎn)家為美國。
[0013]附圖2為:Pt NPs-bpy催化劑催化氫化硝基苯六次循環(huán)后的透射電鏡照片。
[0014]附圖3為:Pt NPs-bpy催化劑對硝基苯酚的催化還原反應(yīng)隨時間關(guān)系的紫外可見光譜圖。儀器型號為Uv-2550光譜儀，產(chǎn)家為日本的Shimadzu。
【具體實施方式】
[0015]實施例1:Pt NPs-bpy催化劑制備
[0016]首先，配備出K2PtCl4 (5mM, 30mL)水溶液，4，4_聯(lián)吡啶(5mM，30mL)乙醇溶液；
[0017]再將4，4-聯(lián)吡啶(5mM，30mL)乙醇溶液滴加到K2PtCl4(5mM，30mL)水溶液中，攪拌24個小時后，離心分離，用水和乙醇分別洗滌三次，再在50°C真空干燥12個小時，獲得Pt - bpy配位聚合物。
[0018]然后再把Pt-bpy配位聚合物，在氫氣氣氛中(體積5%氫氣和95%氮氣混合氣)200°C還原5個小時，即可制得所需的Pt NPs-bpy催化劑。
[0019]實施例2:Pt NPs-bpy催化劑催化硝基苯加氫反應(yīng)
[0020]硝基苯(0.5mmol)、無水乙醇(5ml)和Pt NPs-bpy (3mg)催化劑一起加入到試管里，試管用塞子密封后，用氫氣填充，再抽真空，連續(xù)抽三次，混合物在氫氣(l.0atm)氛圍里，溫度34°C，以一定攪拌速度進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)60分鐘結(jié)束后，催化劑離心分離，產(chǎn)率用氣相色譜方法測得。
[0021]其后，催化劑繼續(xù)進(jìn)行實施例2的催化反應(yīng)，六次反應(yīng)后，產(chǎn)率沒有明顯的降低，鉬納米顆粒也沒有發(fā)生聚集。
[0022]實施例3:Pt NPs-bpy催化劑對硝基苯酹催化還原反應(yīng)性能測試
[0023]把催化劑Pt NPs-bpy (3mg)加入到 4_ 硝基苯酚(6mL, 0.01M)、水(22mL)和NaBH4 (2mL, 0.75M)溶液混合物中，溫度25°C，進(jìn)行反應(yīng)，通過紫外可見光譜跟蹤反應(yīng)，4-硝基苯酚在6分鐘就反應(yīng)完全。
【權(quán)利要求】
1.一種配位聚合物負(fù)載鉬納米催化劑，化學(xué)式為Pt NPs-bpy,其中Pt NPs為鉬納米粒子，bpy為4，4-聯(lián)卩比唳。
2.—種權(quán)利要求1所述的催化劑的制備方法，包括如下步驟: (1)分別配備出K2PtCl4和bpy的溶液； (2)將bpy的溶液加入到K2PtCl4溶液中攪拌； (3)把步驟(2)中得到的沉淀物，在氫氣還原氣氛中進(jìn)行還原，制備獲得所述催化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:所述步驟(I)中K2PtCl4的濃度為5mM，bpy的濃度為5mM。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:所述步驟(3)中氫氣還原氣氛由體積5%的氫氣和體積95%的氮氣組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:所述步驟(3)中氫氣還原氣氛的溫度為200°C，時間為5個小時。
6.權(quán)利要求1所述的催化劑用于催化硝基苯加氫反應(yīng)。
7.權(quán)利要求1所述的催化劑用于催化對硝基苯酚的還原反應(yīng)。
【文檔編號】C07C213/02GK103977833SQ201410212520
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】高水英, 曹榮 申請人:中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所