纳米碳球固载钯纳米催化剂催化苯甲醇氧化反应制备苯甲醛的方法与流程

本发明属于钯催化剂催化合成苯甲醛技术领域，具体涉及一种纳米碳球固载钯纳米催化剂催化苯甲醇氧化反应制备苯甲醛的方法。

背景技术：

钯炭催化剂是重要的一类工业催化剂，在石油化工和精细化工等领域都有着重要应用。碳材料具有较高的比表面积、可控的孔道结构、可调的表面性质(掺杂原子或亲疏水性)、良好的机械稳定性、化学惰性以及热稳定性、广泛的适用性等特点，尤其是对水相中的芳香化合物具有吸附作用，因此钯炭催化剂也是一种良好的醇氧化催化剂。由于碳材料表面惰性，而且不均匀，难以固载钯纳米粒子，因此通常需要对其表面进行改性。据报道，氮原子有利于固载钯纳米粒子，但多数过程需要加入保护剂避免钯纳米粒子的团聚。为了解决这个问题，本研究选择含有氮官能团的纳米碳球为载体，采用润湿浸渍法分批次浸渍氯钯酸前驱体，有利于提高钯活性组分的实际负载量并避免钯纳米粒子的团聚。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是提供了一种纳米碳球固载钯纳米催化剂催化苯甲醇氧化反应制备苯甲醛的方法，采用分批次润湿浸渍法制备纳米碳球固载钯纳米催化剂用于苯甲醇氧化反应制备苯甲醛，本发明中纳米碳球固载钯纳米催化剂的制备方法简单，可重复性好，在苯甲醇氧化反应制备苯甲醛反应中表现出优异的催化性能。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，纳米碳球固载钯纳米催化剂催化苯甲醇氧化反应制备苯甲醛的方法，其特征在于具体过程为：以苯甲醇为反应物，水为反应溶剂，氧气为氧化剂，纳米碳球固载钯纳米材料为催化剂，于80℃搅拌反应6h最终制得产物苯甲醛，其中苯甲醇与纳米碳球固载钯纳米催化剂中钯的摩尔比为200:1，反应物苯甲醇的转化率为90％，产物苯甲醛的选择性接近100％；

所述纳米碳球固载钯纳米催化剂的具体合成过程为：以1g纳米碳球为载体，以1.92ml浓度为0.1moll^-1的h2pdcl4水溶液为前驱体，采用分批次润湿浸渍法在纳米碳球上引入钯活性组分，首先在纳米碳球上加入体积为480μl的氯钯酸前驱体溶液，室温下静置0.5h，之后重复同样的步骤分四次浸渍，直至氯钯酸前驱体溶液全部被浸渍到纳米碳球中，然后将固载钯活性组分后的材料于50℃真空干燥，干燥后得到的样品在氩气气氛下于300℃热处理制得钯负载量为2wt％的纳米碳球固载钯纳米催化剂。

本发明通过分批次润湿浸渍法制备纳米碳球固载钯纳米催化剂，制备工艺简单，在苯甲醇氧化反应中具有优异的催化活性。与现有技术相比，本发明的优势主要体现在：使用该方法制备的纳米碳球固载钯纳米催化剂，制备工艺简单，可重复性好，钯纳米粒子稳定性好，在苯甲醇氧化反应中的催化性能好。

附图说明

图1是实施例3制得的钯负载量为2wt％的纳米碳球固载钯纳米催化剂的xrd图；

图2是不同钯负载量的纳米碳球固载钯纳米催化剂在苯甲醇氧化反应中的活性图。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

以1g纳米碳球为载体，以0.96ml浓度为0.1moll^-1的h2pdcl4水溶液为前驱体，采用分批次润湿浸渍法在纳米碳球上引入钯活性组分，首先在纳米碳球上加入体积为240μl的氯钯酸前驱体溶液，室温下静置0.5h，之后重复同样的步骤分四次浸渍，直至氯钯酸前驱体溶液全部被浸渍到纳米碳球中，然后将固载钯活性组分后的材料于50℃真空干燥，干燥后得到的样品在氩气气氛下于300℃热处理制得钯负载量为1.0wt％的纳米碳球固载钯纳米催化剂，该纳米碳球固载钯纳米催化剂在苯甲醇氧化反应中，在80℃温度下反应6h时，苯甲醇的转化率为48％。

实施例2

以1g纳米碳球为载体，以1.44ml浓度为0.1moll^-1的h2pdcl4水溶液为前驱体，采用分批次润湿浸渍法在纳米碳球上引入钯活性组分，首先在纳米碳球上加入体积为360μl的氯钯酸前驱体溶液，室温下静置0.5h，之后重复同样的步骤分四次浸渍，直至氯钯酸前驱体溶液全部被浸渍到纳米碳球中，然后将固载钯活性组分后的材料于50℃真空干燥，干燥后得到的样品在氩气气氛下于300℃热处理制得钯负载量为1.5wt％的纳米碳球固载钯纳米催化剂，该纳米碳球固载钯纳米催化剂在苯甲醇氧化反应中，在80℃温度下反应6h时，苯甲醇的转化率为76％。

实施例3

以1g纳米碳球为载体，以1.92ml浓度为0.1moll^-1的h2pdcl4水溶液为前驱体，采用分批次润湿浸渍法在纳米碳球上引入钯活性组分，首先在纳米碳球上加入体积为480μl的氯钯酸前驱体溶液，室温下静置0.5h，之后重复同样的步骤分四次浸渍，直至氯钯酸前驱体溶液全部被浸渍到纳米碳球中，然后将固载钯活性组分后的材料于50℃真空干燥，干燥后得到的样品在氩气气氛下于300℃热处理制得钯负载量为2.0wt％的纳米碳球固载钯纳米催化剂，该纳米碳球固载钯纳米催化剂在苯甲醇氧化反应中，在80℃温度下反应6h时，苯甲醇的转化率为90％，产物苯甲醛的选择性接近100％。

实施例4

以1g纳米碳球为载体，以2.4ml浓度为0.1moll^-1的h2pdcl4水溶液为前驱体，采用分批次润湿浸渍法在纳米碳球上引入钯活性组分，首先在纳米碳球上加入体积为600μl的氯钯酸前驱体溶液，室温下静置0.5h，之后重复同样的步骤分四次浸渍，直至氯钯酸前驱体溶液全部被浸渍到纳米碳球中，然后将固载钯活性组分后的材料于50℃真空干燥，干燥后得到的样品在氩气气氛下于300℃热处理制得钯负载量为2.5wt％的纳米碳球固载钯纳米催化剂，该纳米碳球固载钯纳米催化剂在苯甲醇氧化反应中，在80℃温度下反应6h时，苯甲醇的转化率为85％。

以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种纳米碳球固载钯纳米催化剂催化苯甲醇氧化反应制备苯甲醛的方法，以苯甲醇为反应物，水为反应溶剂，氧气为氧化剂，纳米碳球固载钯纳米材料为催化剂，于80℃搅拌反应6h最终制得产物苯甲醛，其中苯甲醇与纳米碳球固载钯纳米催化剂中钯的摩尔比为200:1，反应物苯甲醇的转化率为90％，产物苯甲醛的选择性接近100％。本发明制备的纳米碳球固载钯纳米催化剂，制备工艺简单，可重复性好，钯纳米粒子稳定性好，在苯甲醇氧化反应中的催化性能好。

技术研发人员：郝燕;王翔;赵攀;王元宝
受保护的技术使用者：河南师范大学
技术研发日：2019.04.03
技术公布日：2019.08.02