一种结构为碳载PdCu3金属间化合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种结构为碳载PdCu3的金属间化合物，包括碳载体，和碳载体负载的PdCu3；所述碳载体是内层为sp3杂化结构，外层为一到两层sp2杂化结构的纳米金刚石。这一特殊的结构使其表面具有丰富的碳缺陷结构，不仅可以有效限制颗粒的聚集长大，而且该碳材料的给电子特性会产生金属

【技术实现步骤摘要】
一种结构为碳载PdCu3金属间化合物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及纳米材料
，尤其涉及一种结构为碳载PdCu3金属间化合物及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]负载型钯基催化剂由于其独特的电子结构和几何结构在加氢反应中有着重要的工业应用。然而由于该类催化剂极好的催化活性导致催化剂在选择性加氢反应中很容易造成较低的选择性，尤其是在炔烃的半加氢反应中往往会过度加氢。在单金属Pd颗粒次表层形成的β
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PdH(β
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H)物种活性非常高，是导致炔烃过度加氢的主要原因之一。
[0003]通过将第二种金属嵌入Pd晶格合金化作用不仅能够对Pd原子进行稀释，从而抑制β
‑
H物种的生成；还可以调节费米能级处的电子结构，降低对双键的吸附能力，提高烯烃的选择性。传统的Pd基合金催化剂中两种金属组分以无序的形式排列，很难将Pd原子完全隔开；而且这种合金催化剂在高温条件下容易发生表面偏析现象，很难控制其对烯烃的吸附能力。排列高度有序的Pd
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基金属间化合物具有特定的几何/电子结构和均一的活性位点，能够完美的弥补无序合金的这些缺点。然而，众多研究结果表明，使用Pd基金属间化合物虽然可以有效提升反应选择性，但与此同时，反应活性通常会大大降低。这一方面是因为Pd基金属间化合物结构中Pd原子被间金属稀释隔离，进而加氢能力减弱；另一方面，由于金属Pd熔点较低，Pd基金属间化合物难以制备成小尺寸纳米颗粒，进而极大降低了金属Pd活性位点的利用率。/>
技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种结构为碳载PdCu3金属间化合物及其制备方法和应用，制备的金属间化合物应用于炔烃半加氢反应，同时具有较高的反应活性和选择性。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供了一种结构为碳载PdCu3的金属间化合物，包括碳载体，和碳载体负载的PdCu3；
[0006]所述碳载体是内层为sp3杂化结构，外层为一到两层sp2杂化结构的纳米金刚石。
[0007]本专利技术优选的，所述钯原子的负载量为1wt％～5wt％，更优选为2wt％。
[0008]本专利技术提供了一种结构为碳载PdCu3的金属间化合物的制备方法，包括以下步骤：
[0009]S1)对纳米金刚石进行高温热处理，得到表面含缺陷结构的碳载体；
[0010]S2)将步骤S1)得到的碳载体与含钯前驱体、含铜前驱体在溶剂中混合均匀，然后除去溶剂、干燥得到混合物；
[0011]S3)将上述混合物在还原气氛中高温还原得到碳载PdCu3金属间化合物。
[0012]本专利技术对纳米金刚石进行高温热处理，所述纳米金刚石的C属于sp3结构，经高温热处理后，外层转化为一到两层sp2结构碳形成的壳结构。本专利技术对所述纳米金刚石的来源并无特殊限定，可以为一般市售。
[0013]本专利技术优选的，所述纳米金刚石的粒径为10～30nm。
[0014]本专利技术优选的，所述高温热处理的温度为600～1000℃；进一步优选为800～1000℃；在本专利技术的一些具体实施例中，所述热处理的温度为900℃。
[0015]本专利技术优选的，所述高温热处理的时间为4～12h；进一步优选为2～6h；在本专利技术的一些具体实施例中，所述热处理的时间为4h。
[0016]本专利技术优选的，所述高温热处理的升温速度为1～20℃/min；进一步优选为3～8℃/min；在本专利技术的一些具体实施例中，所述热处理的升温速度为5℃/min。
[0017]优选的，所述高温热处理在氩气惰性气氛中进行。所述惰性气体的流速优选为200mL/min。
[0018]在本专利技术的一些具体实施例中，所述高温热处理具体为：将纳米金刚石置于坩埚中，放入管式炉中，进行热处理。本专利技术将上述纳米金刚石进行热处理后，即得到含缺陷结构的碳载体，本专利技术记为ND@G。
[0019]然后将碳载体与含钯前驱体、含铜前驱体混合。
[0020]本专利技术优选的，所述含钯前驱体选自氯化钯、二氯二氨钯、氯钯酸铵、二氯四氨钯一水合物、硝酸钯(II)二水合物、氯钯酸钾、二(乙酰丙酮)钯(II)和醋酸钯中的一种或多种；更优选为PtCl2·
2H2O。
[0021]本专利技术优选的，所述含铜前驱体为氯化铜和硝酸铜中的一种或多种；更优选为CuCl2·
2H2O。
[0022]优选的，所述含钯前驱体中的Pd和含铜前驱体中的Cu的摩尔比为1:3。
[0023]本专利技术对所述溶剂并无特殊限定，根据含钯前驱体、含铅前驱体的溶解性能，选择去离子水等常规溶剂即可。
[0024]本专利技术对所述混合方法并无特殊限定，可以为本领域技术人员熟知的一般混合方法，例如搅拌、超声等。
[0025]本专利技术对所述除去溶剂、干燥的方法并无特殊限定，可以为本领域技术人员熟知的溶液的一般除去溶剂以及干燥方法。本专利技术优选采用旋蒸的方法。
[0026]本专利技术优选的，所述步骤S2)具体为：
[0027]将步骤S1)得到的碳载体与含钯前驱体、含铜前驱体在溶剂中混合，超声，然后剧烈搅拌；所述超声的时间为1小时以上，所述剧烈搅拌的时间为24小时以上；
[0028]然后对得到的混合溶液进行旋转蒸发除去溶剂，干燥，得到混合物。
[0029]进一步地，将混合物在还原气氛中高温还原，即可得到小尺寸PdCu3金属间化合物。
[0030]本专利技术优选的，所述还原气氛包括氢气和惰性气体。
[0031]所述氢气的体积含量优选为3％～10％；进一步优选为5％。
[0032]所述惰性气体优选包括氩气和氮气中的一种或多种；更优选为氢气和氮气的混合气体或氢气和氩气的混合气体。进一步优选为含氢气体积含量5％的氢气
‑
氩气混合还原气。
[0033]所述氢气氛围的气体流速优选为200mL/min。
[0034]本专利技术优选的，所述高温还原的温度为600～800℃；更优选为700℃。
[0035]本专利技术优选的，所述高温还原的时间为1～6h；更优选为4h。
[0036]本专利技术优选的，所述高温还原的升温速度为1～20℃/min；更优选为5℃。
[0037]本专利技术通过简单的浸渍法，再经高温还原，即可制备得到PdCu3金属间化合物，通过载体对金属的限域效应，使得金属颗粒在高温下展现出极好的抗烧结性能。该方法操作简单易行，极易扩大化生产。
[0038]本专利技术提供了上述金属间化合物或上述制备方法制备的金属间化合物作为苯乙炔半加氢反应催化剂的应用。
[0039]本专利技术所述碳负载的PdCu3金属间化合物纳米材料在苯乙炔的选择性加氢反应中的应用的具体反应体系为：以乙醇作为溶剂，将苯乙炔、碳负载的PdCu3金属间化合物材料按照一定摩尔比和氢气在密闭容器中反应。所述苯乙炔的选择性加氢反应中的氢气的压力优选为0.1～1MPa，反应温度优选为20～30℃，时间优选为0.1～24h本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种结构为碳载PdCu3的金属间化合物，包括碳载体，和碳载体负载的PdCu3；所述碳载体是内层为sp3杂化结构，外层为一到两层sp2杂化结构的纳米金刚石。2.根据权利要求1所述的金属间化合物，其特征在于，所述钯原子的负载量为1wt％～5wt％。3.一种结构为碳载PdCu3的金属间化合物的制备方法，包括以下步骤：S1)对纳米金刚石进行高温热处理，得到表面含缺陷结构的碳载体；S2)将步骤S1)得到的碳载体与含钯前驱体、含铜前驱体在溶剂中混合均匀，然后除去溶剂、干燥得到混合物；S3)将上述混合物在还原气氛中高温还原得到碳载PdCu3金属间化合物。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述高温热处理的温度为600～1000℃；所述高温热处理的时间为4～12h；所述高温热处理的升温速度为1～20℃/min。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述含钯前驱体选自氯化钯、二氯二氨钯、氯钯酸铵、二氯四氨钯一水合物、硝酸钯(II...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁海伟，王傲，童磊，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：