【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化，具体涉及一种延迟还原策略诱导富含金属缺陷簇的合金催化剂及其制备方法，该催化剂应用于多官能团分子的复杂串联反应。
技术介绍
1、负载型金属催化剂是一类应用极为广泛的工业催化剂。多官能团分子的复杂串联反应因其环境友好、原子经济性高、产品经济价值高而备受关注，因此，开发高活性、高选择性与高稳定性的复杂串联反应催化剂是亟待解决的关键问题。wen等人在intrinsicmechanism of active metal dependent primary amine selectivity in thereductive amination ofcarbonyl compounds.j.catal.2021,395,293-301中提出反应物在金属表面的吸附方式是影响目标产物选择性的关键因素，从本质上讲，这是由于催化剂的电子结构不同。因此，有必要对催化剂的电子结构进行调节，以实现反应物的吸附构型与目标产物选择性相匹配。
2、从可持续发展的角度出发，开发地球资源丰富的非贵金属催化剂受到了广泛的关注。ⅷ族金属元素通常被用作重要的活性组分，本质上是由于该类金属元素最外层为空轨道，因此具有自由的得失电子的潜力。特别是ⅷ族非贵金属之间半径相似较易形成合金结构，但由于这些金属之间电负性差异较小，这导致通过合金化的手段在较宽的范围内调控ⅷ族非贵金属之间的电子结构极具挑战。yang等人在noble metal-free nanocatalystswith vacancies for electrochemical wate
3、本专利技术基于ldhs材料平台，通过调节前驱体还原时的升温速率，制备了一系列具有不同缺陷浓度的合金催化剂。具体来说，在低加热速率下，由于大量的结晶驱动力被消耗，结晶过程会出现延迟，从而打断原子排列的周期性，产生典型的平面缺陷，延迟还原策略激发了合金中金属缺陷簇的形成，并伴随着金属之间显著的电子转移。富含金属缺陷簇的合金催化剂在α,β-不饱和醛/酮选择性加氢和醛/酮选择性还原胺化两类探针反应中获得了85-96％的目标产物选择性，具有潜在的工业应用前景。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种延迟还原策略诱导富含金属缺陷簇的合金催化剂及其制备方法，该催化剂用于多官能团分子的复杂串联反应且具有突出的催化性能。
2、本专利技术提供的催化剂的化学表示式为m1/m1m2ox，其中m1为co，ni，cu中的一种或多种，m2为al，ti，fe，ga中的一种或多种，m1的平均粒径为2-50nm；m1m2ox为载体，是由m1m2-ldhs经拓扑形成的复合金属氧化物，x代表氧化物中的含氧数；m1m2-ldhs代表层板金属离子为m12+、m23+的水滑石，其中m12+/m23+摩尔比为2-4。
3、本专利技术提供的富含金属缺陷簇的合金催化剂的具体制备步骤如下：
4、a.将m12+及m23+硝酸盐溶解于去离子水中配制成混合盐溶液，金属离子总浓度为0.1-2.0mol/l，其中m1为co，ni，cu中的一种或多种，m2为al，ti，fe，ga中的一种或多种，m12+/m23+摩尔比为2-4；将naoh、na2co3配制为与盐溶液等体积的碱溶液，naoh与na2co3的浓度分别为0.8-1.2mol/l和0.2-0.6mol/l；
5、b.将碱溶液与盐溶液分别以1-3ml/min与2-4ml/min的滴速滴入三口烧瓶中，维持溶液ph为9-10；将悬浊液在60-80℃下晶化，搅拌速率为400-600rpm，晶化8-20h后将悬浊液离心分离，用去离子水洗涤沉淀物至上清液的ph为7-8，于60-80℃下烘干12-24h，得到m1m2-ldhs，研磨成粉末备用；
6、c.将上述步骤中得到的m1m2-ldhs在h2/n2气氛中以1-20℃/min的升温速率升至400-600℃，保持1-6h后降至室温取出，得到m1m2-ldhs催化剂，上述气体是体积比为1-9的混合气。
7、该催化剂的特点是：以ldhs材料为前驱体，通过改变前驱体还原时的升温速率使原子排列的周期性不同，生成了不同浓度的金属缺陷簇。金属缺陷簇的生成诱导了m1之间发生明显的电子转移，进而增强了反应物与催化剂之间的电子耦合，导致反应物呈平行吸附。平行吸附的反应物有利于化学键的断裂，抑制了副产物的生成。此外，丰富的金属缺陷簇使m1具有大量的台阶位与角位点，增强了h2与nh3的活化能力，提高了催化剂的选择性。
8、催化剂的表征：
9、图1为实施例3制备的催化剂的高分辨透射电子显微镜(hrtem)照片和颗粒尺寸分布图。从图中可以看出，m1均匀分散在载体表面，平均粒径为24.8nm。
10、图2为实施例3制备的催化剂的x-射线衍射(xrd)谱图，通过标准卡片对比峰位置可以判断出形成了合金结构。
11、图3为实施例1-3制备的催化剂的缺陷浓度。
12、图4为实施例3制备的催化剂的x射线光电子能谱(xps)图，从图中可以看出co的电子云密度较高，富电子程度较强。
13、图5为实施例3制备的催化剂在5-羟甲基糠醛还原胺化反应中的实验结果。结果显示在1h时5-羟甲基糠醛转化率达到100％，3h时对应的5-氨甲基-2-呋喃甲醇选择性为95.1％。
14、图6为实施例3制备的催化剂在5-羟甲基糠醛还原胺化反应重复使用性的稳定性柱状图。该催化剂连续使用5次，5-氨甲基-2-呋喃甲醇的选择性依次为95.5％、94.7％、93.6％、92.9％、92.3％。
15、图7为实施例3制备的催化剂原位席夫碱-红外光谱图，光谱图显示席夫碱在催化剂呈平行吸附。
16、本专利技术的有益效果：
17、1.本工作通过调节前驱体拓扑还原速率，开发了一种富含金属缺陷簇的m1合金催化剂，实现了催化剂的电子结构与中间体吸附构型的高度匹配，从而获得了高选择性的目标产物。
18、2.本专利技术所制备的催化剂在多官能团分子的复杂串联反应中具有良好的普适性和重复使用性，具有潜在的应用前景。
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1.一种利用延迟还原策略诱导富含金属缺陷簇的合金催化剂，其特征是该催化剂表示为M1/M1M2Ox，其中：其中M1为Co，Ni，Cu中的一种或多种，M2为Al，Ti，Fe，Ga中的一种或多种，M1的平均粒径为2-50nm；M1M2Ox为载体，是由M1M2-LDHs经拓扑形成的复合金属氧化物，x代表氧化物中的含氧数；该催化剂以LDHs材料为前驱体，通过改变前驱体还原时的升温速率使原子排列的周期性不同，生成了不同浓度的金属缺陷簇。该催化剂用于多官能团分子的复杂串联反应，具有高催化活性及高目标产物选择性，催化性能突出，稳定性良好，易于回收和重复利用。
2.一种制备权利要求1所述的富含金属缺陷簇的合金催化剂的方法，其特征是按照如下具体步骤制备：
【技术特征摘要】
1.一种利用延迟还原策略诱导富含金属缺陷簇的合金催化剂，其特征是该催化剂表示为m1/m1m2ox，其中：其中m1为co，ni，cu中的一种或多种，m2为al，ti，fe，ga中的一种或多种，m1的平均粒径为2-50nm；m1m2ox为载体，是由m1m2-ldhs经拓扑形成的复合金属氧化物，x代表氧化物中的含氧数；该催化剂以ld...
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