本技术领域涉及加氢催化剂,特别是一种针对萘系二硝基化合物加氢反应设计的多元金属纳米团簇催化剂及其制备技术。该技术通过络合Cr离子的方式,利用具有特定孔结构的材料,制备出高效的催化剂,以提高加氢反应的效率和选择性。
背景技术
1,5-二氨基萘和1,8-二氨基萘作为一种重要的化工中间体,主要用于合成高级染料、高性能聚氨酯、光敏材料和特种药品。传统的二氨基萘生产方法存在合成路线复杂、有机废物排放量大和收率低的缺点;相比之下,催化加氢是一种更环保、更经济高效的合成方法。
近年来,已经报道了多种技术手段来提高芳香硝基加氢催化剂的活性和选择性,包括使用特种材料的载体,多元金属合金化,以及掺杂金属和非金属元素等。例如,(1,5-Dinitronaphthalene hydrogenation to 1,5-diaminonaphthalene over carbonnanotube supportednon-noble metal catalysts under mild conditions. AppliedCatalysis A-general 2016, 514, 126-134)通过酸修饰的碳纳米管提高载体表面的含氧官能团,用于制备负载镍催化剂,可以有效的改善活性金属镍的分散度,对1,5-二硝基萘加氢反应的催化活性明显增强,1,5-二硝基萘的转化率达到100%,选择性为92.04%。同样,(Nitrogen-FunctionalizedActive Carbon-Supported Non-Noble NickelNanoparticles with High Dispersity and Enhanced Catalytic Performance inNitro Naphthalene Hydrogenation.ChemistrySelect 2017, 2 (34), 11244-11249.)研究人员使用氮功能化活性炭制备的催化剂,可以有效改变金属镍的粒径及价态分布,催化剂显示出较高的活性,1,5-二氨基萘的收率为94.75%。此外,(Activated carbonsupported bimetallic catalysts with combined catalytic effects foraromaticnitro compounds hydrogenation under mild conditions. AppliedCatalysis A: General 2019, 577, 76-85.)研究人员采用金属添加剂抑制活性镍烧结的策略,使得支撑表面有效镍的比例增加,还原能力增强,1,5-二氨基萘收率达95.63%。
以上研究尽管取得了一些进展,但在萘系二硝基化合物催化加氢得到萘系二氨基化合物的催化剂研究中仍然存在着巨大的挑战,特别在涉及催化剂活性低和目标产物选择性差的方面。这源于原料分子其中的一个硝基(吸电子)向氨基(供电子)的转化,减少了环上的电子缺乏,阻碍了第二硝基的还原;同时,从上游萘引入的含硫物质,可以毒害催化剂,显著降低其活性和产物选择性。
为此,本发明通过采用络合Cr改性活性炭为载体,合理设计和调整活性金属Pt位点周围的环境,增强催化剂的氢溢出效应,促进氢气的解离和对硝基官能团的吸附能力,从而有效提高了催化剂的活性和选择性,延长催化剂的使用寿命。
实现思路