1.一种氮掺杂活性炭负载贵金属催化剂,所述催化剂由载体和活性组分组成,所述载体为氮掺杂的活性炭,所述活性组分为钯、铂、铑、钌、铱中的一种;基于载体的质量,所述活性组分的负载量不高于15wt%;
所述的氮掺杂活性炭负载贵金属催化剂通过如下方法制备:
(1)氮掺杂活性炭的制备:
(1-a)活性炭预处理:将活性炭经0.1~5.0wt%的酸溶液浸泡煮沸1~4h,再在氧化性试剂中搅拌回流,最后用去离子水洗涤至滤液呈中性,烘干备用;所述氧化性试剂为双氧水或硝酸;
(1-b)氮源溶液配制:将含氮有机物溶解在25-95℃的溶剂A中,充分搅拌至混合均匀,得到氮源溶液;所述含氮有机物是双氰胺、乙二胺、尿素和丙氨酸中的一种或几种,溶剂A是去离子水、乙醇或乙醇水溶液;
(1-c)活性炭浆液的配制:在搅拌状态下,向步骤(1-b)制得的氮源溶液中加入经步骤(1-a)预处理后的活性炭,使氮源溶液中的氮元素与活性炭质量比为0.1~10:1,超声处理
10~50min,打浆1~24h,得到活性炭浆液;
(1-d)水热处理过程:将上述活性炭浆液转移至水热釜当中,充入空气或者惰性气氛后封闭,于80-300℃进行水热处理,水热处理完毕得到的浆液,经洗涤、真空干燥得到氮掺杂活性炭;
(2)活性组分的负载:将氮掺杂活性炭加入溶剂B后配制成浆液,溶剂B为去离子水或乙醇水溶液,搅拌下于30-90℃加入酸溶液调节pH值至<1.5,然后调整温度至30~80℃后滴入活性组分对应的金属盐溶液,滴毕搅拌0.5~12h,再于25~55℃加碱液调pH值至7.5~10,继续恒温搅拌0.5~3h,最后洗涤,干燥,得到氮掺杂活性炭负载贵金属催化剂。
2.如权利要求1所述的氮掺杂活性炭负载贵金属催化剂,其特征在于:所述活性组分为钯、铂或铑。
3.如权利要求1所述的氮掺杂活性炭负载贵金属催化剂,其特征在于:所述活性组分的负载量为0.1~10.0wt%。
4.如权利要求1~3之一所述的氮掺杂活性炭负载贵金属催化剂,其特征在于:步骤(1-a)中,所述活性炭为粉末状活性炭,灰分为0.01wt%~6.0wt%;比表面积为500~2000m2/g;目数在150~1000目之间;材质为椰壳或木质。
5.如权利要求1~3之一所述的氮掺杂活性炭负载贵金属催化剂,其特征在于:步骤(1-a)中,所述的酸为盐酸、醋酸或甲酸;所述酸溶液与活性炭的投料体积质量比为5~30mL/g。
6.如权利要求1~3之一所述的氮掺杂活性炭负载贵金属催化剂,其特征在于:步骤(1-a)中,所述的双氧水的浓度为15~45wt%,硝酸的浓度为10~40wt%;氧化性试剂与活性炭的投料体积质量比为3.5~45mL/g。
7.如权利要求1~3之一所述的氮掺杂活性炭负载贵金属催化剂,其特征在于:步骤(1-c)中,超声处理温度为25~75℃,打浆温度为25~95℃。
8.如权利要求1~3之一所述的氮掺杂活性炭负载贵金属催化剂,其特征在于:步骤(1-d)中,水热处理温度为120~250℃,处理时间为2~24h。
9.如权利要求1~3之一所述的氮掺杂活性炭负载贵金属催化剂,其特征在于:步骤(2)中,滴加速率为1~50滴/10min。
10.如权利要求1所述的氮掺杂活性炭负载贵金属催化剂在式(I)所示的含有烷基的卤代芳香硝基化合物催化加氢还原制备式(II)所示的含有烷基的卤代芳香氨基化合物的反应中的应用;
式(I)或(II)中,Rn表示苯环上的一个或多个烷基取代基,其中n代表烷基取代基的个数,n=1、2、3或4,R表示烷基取代基,每个烷基取代基各自独立为C1~C3烷基;Xm表示苯环上的一个或多个卤素取代基,其中m代表卤素取代基的个数,m=1或2,X表示卤素取代基;p代表苯环上氨基的个数,p=0或1;并且m+n+p≤5。