一种纳米花球形泡沫镍负载Pd催化剂及制备方法和应用与流程

本发明涉及催化剂制备，具体为一种纳米花球形泡沫镍负载pd催化剂及制备方法和应用。

背景技术：

1、电化学半加氢是指通过在电化学条件下，将底物(通常是含有多个炔键的有机化合物)中的炔键部分加氢生成相应的烯烃。这个反应在电极表面上通过电子传递和催化剂的参与实现。通过设计合适的催化剂和反应条件，可以实现对底物中特定炔键的选择性半加氢。同时也提供了一种绿色、可持续的方法，用于合成对特定炔键敏感的有机分子，这在有机合成中具有重要的应用前景。

2、溴苯乙炔加氢产生溴苯乙烯是半加氢反应，而且溴苯乙烯是一种有机化合物，其分子式为c5h5c2h4br，是苯环上的一个氢原子被溴取代而形成的化合物。其用途有：用作合成其他有机化合物的起始原料；用于制备具有特殊性质的高分子材料；溴苯乙烯和其他卤代苯乙烯化合物可用作橡胶的交联剂，通过将橡胶中的链进行交联，提高橡胶的性能和耐久性；作为药物合成中的中间体，参与合成复杂的有机分子等，用途十分广泛。

3、如何结合电化学的安全、绿色的方法和溴苯乙炔半加氢制修苯乙烯，实现高选择性和高转化率生产溴苯乙烯，成为亟待解决的问题。这其中遇到的挑战主要是如何选择具有高选择性和高转化率的电催化剂参与反应，另外一个挑战在于如何利用合适的电反应器结合电催化剂，协同促进电化学炔烃半加氢反应。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种纳米花球形泡沫镍负载pd催化剂及制备方法和应用，其制备的电催化剂对芳香炔烃制备烯烃具有较高的选择性和转化率，在电化学合成烯烃的反应中具有良好的应用前景，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种纳米花球形泡沫镍负载pd催化剂的制备方法，包括以下步骤：选用预处理过的泡沫镍nf为催化剂载体，浸泡于含有酸和对应的盐溶液中高温油浴，浸泡结束后的载体干燥后再次浸入室温含有不同浓度的pd盐水溶液中，浸渍完成后取出洗涤干燥即可得到纳米花球形泡沫镍负载pd催化剂。

4、进一步地，具体步骤如下：

5、s1：预处理泡沫镍：裁剪一定规格的泡沫镍，置于烯酸溶液中超声清洗，结束后取出置于乙醇和水混合溶液中超声清洗，清洗结束后洗涤至中性，干燥留存待用；

6、s2：原位生长片状ni(oh)2：采用简单一步法制备，即配制一定浓度的酸和对应的盐溶液，置于高温油浴中维持高温环境，之后将s1中预处理的泡沫镍浸泡于溶液中，浸泡一定时间后取出，洗涤，干燥，即可在泡沫镍表面原位生长一层纳米花球状ni(oh)2；

7、s3：负载金属pd：采用简单一步法制备，即将原位生长纳米花球状ni(oh)2的泡沫镍浸渍于限定浓度的钯盐前驱体溶液中，待溶液颜色变化即可取出泡沫镍，洗涤至中性，干燥，即可得到纳米花球形泡沫镍负载pd催化剂材料。

8、进一步地，s1中预处理商业泡沫镍过程，裁剪厚度为1mm的商业泡沫镍，裁剪大小约3*3cm；将裁剪好的泡沫镍浸泡于1-3m盐酸水溶液中，整体置于超声池中超声处理，超声完毕后用镊子取出泡沫镍用纯水冲洗，置于乙醇和水混合的溶液中再次超声处理，超声完毕后取出干燥，其中，盐酸的浓度为2m；v乙醇∶v水＝1∶0.5-2。

9、进一步地，s2中原位生长片状ni(oh)2中酸和对应盐溶液组合为硝酸钠、氯化钠和硫酸钠中的一种，酸和对应盐浓度的比例为1∶8-14，单位为mmol/l；油浴温度为80℃；浸泡时间为20-40min。

10、进一步地，s3中pd盐前驱体为硝酸钯、四氯钯酸钾和乙酰丙酮钯中的一种，pd盐前驱体溶液浓度为0.01-0.15mmol/l。

11、进一步地，s3中浸渍在pd盐前驱体溶液中的时间为2-10min，pd盐溶液的体积为5-20ml。

12、本发明提供另一种技术方案：一种纳米花球形泡沫镍负载pd催化剂的应用，将纳米花球形泡沫镍负载pd催化剂作为电催化剂应用于电化学炔烃半加氢制烯烃中。

13、进一步地，具体应用方法如下：

14、利用电化学反应中阴极还原反应的原理，在阴极侧进行不饱和炔烃半加氢制取中间态产物烯烃；其中，电解设备为自制的流动型电解槽，阴极侧和阳极侧中间使用阴离子交换膜隔开；阴极侧包括工作电极和参比电极；阳极侧存在对电极；阳极流动的电解液是体积比v(1，4-二氧六环)∶v(1m氮氧化钾)＝1∶1-5的混合溶液，阴极流动的电解液是体积比v(1，4-二氧六环)∶v(1m氮氧化钾)＝1∶1-5的混合溶剂，加上溴苯乙炔作为溶质的溶液；整体流动式电解槽搭配蠕动泵和电化学工作站进行电化学半加氢制烯烃反应，生成产品溴苯乙烯。

15、进一步地，体积比v(1，4-二氧六环)∶v(1m氮氧化钾)选用1∶3，反应底物浓度选为0.2mmol/l。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

17、1、本发明采用商业泡沫镍为催化剂载体，利用简单、快速和高效的一步法在商业泡沫镍表面原位生长了一层片状ni(oh)2；整个工艺便于操作，可重复性佳，性能稳定，便于实际应用时的放大工艺。

18、2、本发明采用原位生长了一层片状ni(oh)2的商业泡沫镍为催化剂载体，接着利用了一步简单高效的方法制备了贵金属pd负载的复合电极，即通过浸渍法就可得到目标电极。该方法便于放大操作，绿色环保无污染，原子利用率高。这样高效便捷的负载型催化剂的制备方法，能够充分利用活性中心pd的作用，从而最终能够提高电化学炔烃半加氢的选择性和转化率。

19、3、本发明采用自制的流动型电解槽，针对商业的流动型电解槽进行了改进，使其更适合本发明所制备的复合电极，将电催化剂和电反应器相结合，协同促进电化学炔烃半加氢反应的进行，促进产业化应用。

技术特征：

1.一种纳米花球形泡沫镍负载pd催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：选用预处理过的泡沫镍nf为催化剂载体，浸泡于含有酸和对应的盐溶液中高温油浴，浸泡结束后的载体干燥后再次浸入室温含有不同浓度的pd盐水溶液中，浸渍完成后取出洗涤干燥即可得到纳米花球形泡沫镍负载pd催化剂。

2.一种如权利要求1所述的纳米花球形泡沫镍负载pd催化剂的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：

3.如权利要求2所述的一种纳米花球形泡沫镍负载pd催化剂的制备方法，其特征在于：s1中预处理商业泡沫镍过程，裁剪厚度为1mm的商业泡沫镍，裁剪大小约3*3cm；将裁剪好的泡沫镍浸泡于1-3m盐酸水溶液中，整体置于超声池中超声处理，超声完毕后用镊子取出泡沫镍用纯水冲洗，置于乙醇和水混合的溶液中再次超声处理，超声完毕后取出干燥，其中，盐酸的浓度为2m；v乙醇∶v水＝1∶0.5-2。

4.如权利要求2所述的一种纳米花球形泡沫镍负载pd催化剂的制备方法，其特征在于：s2中原位生长片状ni(oh)2中酸和对应盐溶液组合为硝酸钠、氯化钠和硫酸钠中的一种，酸和对应盐浓度的比例为1∶8-14，单位为mmol/l；油浴温度为80℃；浸泡时间为20-40min。

5.如权利要求2所述的一种纳米花球形泡沫镍负载pd催化剂的制备方法，其特征在于：s3中pd盐前驱体为硝酸钯、四氯钯酸钾和乙酰丙酮钯中的一种，pd盐前驱体溶液浓度为0.01-0.15mmol/l。

6.如权利要求2所述的一种纳米花球形泡沫镍负载pd催化剂的制备方法，其特征在于：s3中浸渍在pd盐前驱体溶液中的时间为2-10min，pd盐溶液的体积为5-20ml。

7.一种纳米花球形泡沫镍负载pd催化剂，其特征在于：采用如权利要求1-6任一项所述纳米花球形泡沫镍负载pd催化剂的制备方法得到。

8.一种如权利要求7所述的纳米花球形泡沫镍负载pd催化剂的应用，其特征在于：将纳米花球形泡沫镍负载pd催化剂作为电催化剂应用于电化学炔烃半加氢制烯烃中。

9.如权利要求8所述的一种纳米花球形泡沫镍负载pd催化剂的应用，其特征在于：具体应用方法如下：

10.如权利要求9所述的一种纳米花球形泡沫镍负载pd催化剂的应用，其特征在于，体积比v(1，4-二氧六环)∶v(1m氮氧化钾)选用1∶3，反应底物浓度选为0.2mmol/l。

技术总结本发明公开了一种纳米花球形泡沫镍负载Pd催化剂及制备方法和应用，属于催化剂技术领域。其选用预处理过的泡沫镍为催化剂载体，浸泡于含有酸和对应的盐溶液中高温油浴，浸泡结束后的载体干燥后再次浸入室温含有不同浓度的Pd盐水溶液中，浸渍完成后取出洗涤干燥即可得到纳米花球形泡沫镍负载Pd催化剂。本发明的电催化剂合成过程快速、简单、高效，匹配相应的流动式电反应器，实现1+1大于2的效果；其次，通过控制负载金属Pd的含量，探究所制备的催化剂材料对于溴苯乙炔半加氢制溴苯乙烯反应的选择性及转化率的影响，其对芳香炔烃制备烯烃具有较高的选择性和转化率，在电化学合成烯烃的反应中具有良好的应用前景。技术研发人员：包志康,王建国,李愿安受保护的技术使用者：德清县浙工大莫干山研究院技术研发日：技术公布日：2024/6/20