本發(fā)明屬于熱催化，特別是涉及到一種含氮超交聯(lián)聚合物負(fù)載的pd納米粒子催化劑的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、在眾多儲氫材料中，甲酸依靠其易獲得、易儲運、氫體積密度高、無毒等優(yōu)點在近些年受到了大量關(guān)注。鈀基負(fù)載型多相催化劑是目前最普遍的甲酸分解多相催化劑，然而，該催化劑仍然會面臨活性較低，易因團(tuán)聚而進(jìn)一步失活等問題，催化劑載體的引入可以有效改善這一問題。然而與投入實際應(yīng)用相比，目前用于鈀納米粒子負(fù)載的多孔載體仍有需要改善的地方。例如，用于鈀納米粒子負(fù)載的催化劑應(yīng)具有更高的比表面積以實現(xiàn)對鈀納米粒子的高效負(fù)載，同時載體上也應(yīng)有大量分散的雜原子以對其上負(fù)載的鈀納米粒子進(jìn)行固定。

2、編織法超交聯(lián)聚合物是一種傳統(tǒng)的多孔有機(jī)高分子材料，因其優(yōu)異的孔徑結(jié)構(gòu)在氣體吸附等領(lǐng)域受到了大量關(guān)注。但是，目前作為催化劑載體的含雜原子多孔材料還有許多不足。具體表現(xiàn)為：當(dāng)使用芳香胺(如苯胺、苯二胺等)合成超交聯(lián)聚合物時，產(chǎn)物會因反應(yīng)活性和分子間相互作用等方面的影響而導(dǎo)致其比表面積顯著降低。為了解決這一問題，人們已經(jīng)進(jìn)行了很多嘗試。芳香胺-苯共交聯(lián)法雖然可以有效提升載體的比表面積，但是會降低載體的雜原子含量。而針對反應(yīng)條件的改性策略目前對催化劑性能的提升較為有限。因此，針對芳香胺基超交聯(lián)聚合物孔徑結(jié)構(gòu)合成及優(yōu)化的相關(guān)應(yīng)用還有較大的潛力，這也限制了其在鈀納米粒子負(fù)載方面的空間。

3、因此，現(xiàn)有技術(shù)亟需一種新的技術(shù)方案來解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種含氮超交聯(lián)聚合物負(fù)載的pd納米粒子催化劑的制備方法及應(yīng)用，制備了一種比表面積更高的鈀基多相催化劑，改善了甲酸催化劑的催化性能。

2、一種含氮超交聯(lián)聚合物負(fù)載的pd納米粒子催化劑的制備方法，包括以下步驟，

3、步驟一、將含氮芳香單體和交聯(lián)劑加入有機(jī)溶劑中，充分溶解后加入路易斯酸催化劑進(jìn)行充分交聯(lián)反應(yīng)，反應(yīng)完成后洗滌干燥，得到含氮超交聯(lián)聚合物；

4、步驟二、將含氮超交聯(lián)聚合物與氯鈀酸溶液攪拌混合后，經(jīng)液相分離得到吸附鈀離子的含氮超交聯(lián)聚合物；

5、步驟三、將吸附鈀離子的含氮超交聯(lián)聚合物用還原劑充分還原，經(jīng)液相分離得到負(fù)載pd物種的超交聯(lián)聚合物。

6、所述含氮芳香單體為無水間苯二胺；所述交聯(lián)劑為無水二甲氧基甲烷；所述有機(jī)溶劑為無水二氯乙烷；所述路易斯酸催化劑為無水三氯化鐵。

7、所述氮芳香單體和交聯(lián)劑的摩爾比為1:1～1.5；所述每摩爾氮芳香單體投入有機(jī)溶劑的體積為600～700ml；所述交聯(lián)劑與路易斯酸催化劑的摩爾比為1:0.2～0.4。

8、所述洗滌采用水、乙醇中的一種或兩種混合溶劑。

9、所述氯鈀酸溶液濃度為0.01摩爾每升，每克含氮超交聯(lián)聚合物配比氯鈀酸溶液體積為30毫升，加入氯鈀酸后將溶液稀釋至200毫升。

10、所述含氮超交聯(lián)聚合物與氯鈀酸溶液攪拌轉(zhuǎn)速為6000～8000r/min。

11、所述還原劑為硼氫化鈉，每克含氮超交聯(lián)聚合物所需的硼氫化鈉質(zhì)量為400毫克，加入硼氫化鈉后將溶液稀釋至200毫升。

12、一種含氮超交聯(lián)聚合物負(fù)載的pd納米粒子催化劑的應(yīng)用，采用一種含氮超交聯(lián)聚合物負(fù)載的pd納米粒子催化劑進(jìn)行催化甲酸分解。

13、通過上述設(shè)計方案，本發(fā)明可以帶來如下有益效果：一種含氮超交聯(lián)聚合物負(fù)載的pd納米粒子催化劑的制備方法及應(yīng)用，通過調(diào)整不同的反應(yīng)條件有效改善了制得的超交聯(lián)聚合物的比表面積，并使得其合成反應(yīng)的條件更加溫和；隨后，本工作成功通過提高超交聯(lián)聚合物載體的比表面積提升了制得的催化劑的催化活性，與過去的合成方法相比性能有明顯提升。

14、進(jìn)一步的，本發(fā)明通過保留催化劑載體中殘留的部分鐵物種進(jìn)一步提升了催化劑的活性，除此之外，鐵物種的適當(dāng)保留也有利于催化劑合成流程的簡化。

技術(shù)特征：

1.一種含氮超交聯(lián)聚合物負(fù)載的pd納米粒子催化劑的制備方法，其特征是：包括以下步驟，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含氮超交聯(lián)聚合物負(fù)載的pd納米粒子催化劑的制備方法，其特征是：所述含氮芳香單體為無水間苯二胺；所述交聯(lián)劑為無水二甲氧基甲烷；所述有機(jī)溶劑為無水二氯乙烷；所述路易斯酸催化劑為無水三氯化鐵。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含氮超交聯(lián)聚合物負(fù)載的pd納米粒子催化劑的制備方法，其特征是：所述氮芳香單體和交聯(lián)劑的摩爾比為1:1～1.5；所述每摩爾氮芳香單體投入有機(jī)溶劑的體積為600～700ml；所述交聯(lián)劑與路易斯酸催化劑的摩爾比為1:0.2～0.4。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含氮超交聯(lián)聚合物負(fù)載的pd納米粒子催化劑的制備方法，其特征是：所述洗滌采用水、乙醇中的一種或兩種混合溶劑。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含氮超交聯(lián)聚合物負(fù)載的pd納米粒子催化劑的制備方法，其特征是：所述氯鈀酸溶液濃度為0.01摩爾每升，每克含氮超交聯(lián)聚合物配比氯鈀酸溶液體積為30毫升，加入氯鈀酸后將溶液稀釋至200毫升。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含氮超交聯(lián)聚合物負(fù)載的pd納米粒子催化劑的制備方法，其特征是：所述含氮超交聯(lián)聚合物與氯鈀酸溶液攪拌轉(zhuǎn)速為6000～8000r/min。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含氮超交聯(lián)聚合物負(fù)載的pd納米粒子催化劑的制備方法，其特征是：所述還原劑為硼氫化鈉，每克含氮超交聯(lián)聚合物所需的硼氫化鈉質(zhì)量為400毫克，加入硼氫化鈉后將溶液稀釋至200毫升。

8.一種含氮超交聯(lián)聚合物負(fù)載的pd納米粒子催化劑的應(yīng)用，其特征是：采用權(quán)利要求1制備的一種含氮超交聯(lián)聚合物負(fù)載的pd納米粒子催化劑進(jìn)行催化甲酸分解。

技術(shù)總結(jié)
一種含氮超交聯(lián)聚合物負(fù)載的Pd納米粒子催化劑的制備方法及應(yīng)用，屬于熱催化技術(shù)領(lǐng)域，將含氮芳香單體和交聯(lián)劑加入有機(jī)溶劑中，充分溶解后加入路易斯酸催化劑進(jìn)行充分交聯(lián)反應(yīng)，反應(yīng)完成后洗滌干燥，得到含氮超交聯(lián)聚合物；將含氮超交聯(lián)聚合物與氯鈀酸溶液攪拌混合后，經(jīng)液相分離得到吸附鈀離子的含氮超交聯(lián)聚合物；將吸附鈀離子的含氮超交聯(lián)聚合物用還原劑充分還原，經(jīng)液相分離得到負(fù)載Pd物種的超交聯(lián)聚合物。本發(fā)明制備了一種比表面積更高的鈀基多相催化劑，改善了甲酸催化劑的催化性能。

技術(shù)研發(fā)人員：顏巖,蔡紅坦,孟澤碩,郝秀峰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：吉林大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/11