CN115445644B - 一种黑磷改性氧化铝载体的制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种黑磷改性氧化铝载体的制备方法及其应用。通过球磨、浸渍和加热回流三种方式对氧化铝载体进行黑磷处理，再负载金属钯制成黑磷改性氧化铝负载钯基催化剂，用于蒽醌加氢制双氧水。黑磷前驱体与金属的结合提高了黑磷前驱体的稳定性，使其在焙烧过程中未发生明显的分解，催化剂Pd/Al2O3‑BP中的磷含量与理论值接近。黑磷作为单质磷，最外层存在孤对电子，有较强的电子作用能力，能与金属钯的空轨道相互作用，调节金属钯的电子结构，使催化剂表面活性金属钯物种增加，提高催化剂活性。蒽醌测试结果表明，三种处理方式均可提高催化剂氢效，抑制副产物生成，浸渍+添加有机物方法效果最佳。氢效的提高即可增加双氧水产量。

Description

一种黑磷改性氧化铝载体的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及氧化铝载体制备的技术领域，具体涉及一种黑磷改性氧化铝载体的制备方法及其应用。
背景技术
氧化铝由于具有硬度高、耐高温、耐腐蚀、耐磨损以及良好的绝缘性和生物相容性等优点，在陶瓷材料、光学材料、医学材料和复合材料中有较多应用。在催化领域，主要利用氧化铝具有丰富孔道结构、比表面积大等优点，以及与金属间相互作用较强，可避免金属在反应过程中烧结，提高催化剂稳定性，常将其作为载体用于催化剂的制备。为了适应不同的催化反应体系，通常需要对氧化铝进行改性或者表面进行修饰。比如，Li等[Li wenqian,etal.Applied catalysis a,general 2021；619:118124]在负载金属前用3-氨基丙基三乙氧基硅烷对氧化铝表面进行氨基修饰以提高金属分散度，Feng等[Feng junting,etal.Applied catalysis a,general 2010；382:240-245]在氧化铝中掺杂部分Si以提高载体碱性，Li等[Li ang,et al.Applied catalysis a,general 2021；619:117422]在氧化铝中添加适量H3PO4以提高金属分散度和增加催化剂表面酸性，并通过研究发现H3PO4的引入还可避免副反应的发生，从而提升目标产物选择性。
黑磷(black phosphorus，简称BP)作为新型二维材料，具有与石墨烯类似的层状结构，由于是直接带隙半导体，可与光耦合，并具有高理论比容量(2600mAh/g，高于传统石墨的370mAh/g)和高电导率(300S/m)，因而在光催化领域[CN202010157615.0，CN202010042527.6，Wen min,et al.Advanced science 2019；6:1801321]和电池领域[CN201810384561.4，CN202010902509.0，CN201611023958.8]具有较多应用。黑磷作为一种单质磷，最外层存在孤对电子，能够与金属快速结合，形成磷化物，近年来有较多文献将其与金属结合用于光催化加氢[Bai lichen,et al.Advanced materials 2018；30:1803641]和电催化领域[Wang xin,et al.Angewante chemie-international edition 2019；131:2，Wang jiahong,et al.Angewante chemie-international edition 2018；57:2600]。得益于黑磷良好的光敏感性和导电性，黑磷与金属的结合表现出优异的光催化合成氨气[Liudanni,et al.Advanced functional materials 2020；24:2002731]和电解水制氢性能[Min wei,et al.ACS applied materials&interfaces 2021；43:50988]。
双氧水具有氧化性，还原后生成水，无其他有害气体和物质生成，是一种绿色环保的氧化剂，广泛应用于军事、医药和环境工程领域。工业生产双氧水通常采用蒽醌法，即将蒽醌在催化剂条件下加氢生成氢化蒽醌，再氧化萃取获得双氧水，其常见的催化剂为Pd/Al2O3。由于金属钯价格昂贵(每克金属钯价格600元左右)，大量使用该催化剂必然会带来较高的生产成本，因此提高催化剂氢效、降低催化剂使用量是降低企业生产成本的有效方法。
发明内容
本发明提供一种氧化铝改性的方法，以提高蒽醌法制备双氧水钯基催化剂氢效，降低生产中催化剂的使用量，减小企业生产成本。
本发明所采用的技术方案如下：
(1)将氧化铝高温焙烧除杂处理，使用前再干燥过夜以除水分。
(2)将干燥后的氧化铝进行黑磷处理，即为黑磷改性氧化铝。
(3)在黑磷改性氧化铝中负载钯盐，干燥后焙烧，即得Pd/Al2O3-BP催化剂。
在一些优选的实施方式中，所述步骤(1)中的焙烧温度为250～800℃，焙烧时间为1～8h，焙烧气氛为空气。
在一些优选的实施方式中，所述步骤(2)中黑磷处理方式为球磨、浸渍和加热回流中的一种或多种。
所述球磨法中将干燥后的氧化铝与黑磷前驱体混合后在50～800r/min的转速下进行球磨，其中，球磨罐和碾磨球的材料为玛瑙、二氧化锆、304不锈钢、聚四氟乙烯及聚氨酯中的任意一种或多种，碾磨球的直径为1～50mm，球磨罐的体积为25～300mL，氧化铝与碾磨球的质量比为1:1～1:1000。
所述浸渍法为将干燥后的氧化铝在黑磷分散液中浸渍过夜，浸渍后在温度为80～200℃下干燥，干燥方式为空气鼓风干燥、真空干燥或惰性气氛干燥中的一种或多种。
所述加热回流法为将干燥后的氧化铝与黑磷前驱体混合后，加入溶剂，在惰性气氛为Ar或N2气氛中，温度为50～300℃加热回流6～48h，所述的溶剂包括N-甲基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷酮、N-环乙基吡咯烷酮、N-辛基吡咯烷酮、甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、叔丁醇、丙酮、2-戊酮和去离子水中的一种或多种。
黑磷处理过程中所用的黑磷前驱体为黑磷粉体、黑磷量子点、黑磷纳米片、黑磷分散液中的一种或多种，黑磷前驱体中黑磷的含量为氧化铝质量的0.001wt％～5wt％；
所述的黑磷分散液为黑磷粉体、黑磷量子点、或黑磷纳米片在溶剂中分散均匀后得到的产物。
所述的溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷酮、N-环乙基吡咯烷酮、N-辛基吡咯烷酮、甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、叔丁醇、丙酮、2-戊酮和去离子水中的一种或多种。
所述的黑磷前驱体中还添加有表面活性剂；表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物、烷基氧乙烯酚醚中的一种或多种；表面活性剂的含量为0.1wt％～10wt％。
在一些优选的实施方式中，所述步骤(2)中黑磷分散液需加有机物，所加有机物为草酸，丁二酸，柠檬酸，油酸和苯甲酸中的一种或多种。
在一些优选的实施方式中，所述步骤(3)负载金属钯的方法为浸渍法、共沉淀法、熔融法和静电吸附法中的一种或多种。
在一些优选的实施方式中，所述步骤(3)中钯盐为氯化钯、乙酰丙酮钯、醋酸钯、硝酸钯、硫酸钯、氯化钯钾和四氯钯酸钠中的一种或多种。金属钯的负载量为0.1％～3％。
在一些优选的实施方式中，所述步骤(3)中Pd/Al2O3-BP催化剂的焙烧温度为300～650℃，焙烧时间为2～8h，焙烧气氛为空气气氛。
在一些优选的实施方式中，步骤(3)中的干燥温度为80～200℃，干燥方式为鼓风干燥、真空干燥、惰性气氛下干燥中的一种或多种。
本发明对所用氧化铝的制备方法没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的成型的和粉末的氧化铝载体均在本发明保护范围内。
本发明提供了上述技术方案所述黑磷改性氧化铝的制备方法，以及负载金属钯后在蒽醌法制备双氧水反应中的应用。
本发明的有益结果在于：
本发明提供一种黑磷改性氧化铝的制备方法及其应用。在本发明中，将黑磷引入到载体氧化铝表面，可大幅增加黑磷与金属钯的相互作用。得益于黑磷前驱体与金属的结合提高了黑磷前驱体的稳定性，使其在焙烧过程中未发生明显的分解。另外，由于黑磷为单质磷，其最外层存在孤对电子，具有较强的电子作用能力，能够与金属钯的空轨道相互作用，从而调节金属钯的电子结构，使得催化剂表面活性金属钯物种增加，提高催化剂活性。实施例的结果表明，黑磷的引入能够大幅提高催化剂氢效。在长期稳定性测试中，黑磷改性氧化铝负载的钯基催化剂氢效和选择性未发生明显变化，表现出良好稳定性，适合工业生产长期使用。这也意味着黑磷与金属的结合较强，在反应测试时间内未发生明显的脱落。
附图说明
图1为加热回流装置示意图。
图2为成型球形氧化铝载体实物照片。
图3实施例10稳定性测试。
具体实施方式
本发明提供了一种黑磷改性氧化铝的制备方法及其应用，所述黑磷改性氧化铝是黑磷通过共价键对氧化铝表面进行修饰，所述应用是将黑磷改性氧化铝负载金属钯后用于蒽醌加氢制双氧水。在本发明中，对成品氧化铝没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的粉末或成型的氧化铝载体均在本发明保护范围内。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实例，对本发明进行详细说明。应当指出，此处所述具体实例仅用以解释本发明，并不是限定本发明的实施方式，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、组合、简化、替代，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
本发明所采用的技术方案如下：
(1)将成品氧化铝高温焙烧除杂处理，使用前再干燥过夜以除水分。焙烧温度为250～800℃，焙烧时间为1～8h，焙烧气氛为空气。
(2)将干燥后的氧化铝进行黑磷处理，即为黑磷改性氧化铝。
(3)在黑磷改性氧化铝中负载钯盐，干燥后焙烧，即得Pd/Al2O3-BP催化剂。
在本发明中，黑磷处理主要分为球磨、浸渍和加热回流，具体方法如下：
1、球磨
取定量干燥后的氧化铝粉末和黑磷前驱体，搅拌均匀后加入玛瑙碾磨球，混合均匀后一起倒入玛瑙球磨罐中。将球磨罐置于球磨机中，在一定转数下球磨数小时。在球磨过程中，通入15℃冷风，避免球磨过程中样品的温度升高导致黑磷氧化。
2、浸渍
取定量干燥后的氧化铝，加入含有黑磷前驱体的水溶液，采用等体积浸渍法将黑磷前驱体负载到载体上，130℃干燥过夜。
3、加热回流
取定量干燥后的氧化铝，加入黑磷分散液，然后一起倒入三口圆底烧瓶中，装置如图1所示。在Ar或N2气氛下，100～300℃回流处理6～48h。待处理完后，过滤分离，在真空下100～300℃干燥过夜，装置如图1所示。
在本发明中，负载金属钯的方法为浸渍法、共沉淀法、熔融法和静电吸附法中的一种或多种，若无特殊说明，黑磷分散液为黑磷粉体在水中分散均匀后得到的产物。
本发明具体应用为蒽醌法制备双氧水，所用评价装置为固定床反应器。生产双氧水的步骤主要为加氢和氧化两步，在加氢步骤中需要用到催化剂。反应物蒽醌在加氢过程中生成氢化蒽醌，所得工作液即为氢化液，氧化步骤是通入氧气将氢化液氧化再萃取出双氧水，具体反应过程如下：
加氢过程的具体评价方法如下：将定量2-乙基蒽醌溶于工作液中，用泵将其以一定流速打入固定床反应器中，同时通入氢气，在一定反应压力下，2-乙基蒽醌在催化剂作用下生成2-乙基氢化蒽醌(EAQH2)和2-乙基四氢氢化蒽醌(H4EAQH2)等有效蒽醌。在本发明中，如无特殊说明，氢化过程反应条件即为：反应压力为0.23MPa，工作液流速为6.2L/h，氢气流速为25mL/min，反应温度为60℃，循环量为4.1L/h，催化剂质量为200g，工作液中2-乙基蒽醌的含量为150g/L。氧化步骤具体方法为：取出定量氢化液倒入去离子水中，加入定量磷酸以加快双氧水萃取，通入纯氧气，氧化时间为0.5h。氧化完后，静置分离，取下层水相，加入定量硫酸，采用高锰酸钾滴定便可确定双氧水含量，具体离子反应方程式如下：
2MnO4 -+5H2O2+6H+＝8H2O+5O2↑+2Mn2+
下面结合具体实例进一步说明本发明应用。以下实例仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，如无特殊说明，以下实例中使用的试剂原料为常规市购或商业途径获得的试剂，如无特殊说明，以下实例中使用的设备为本领域常规使用的设备。
实施例1
取氧化铝载体粉末，500℃下焙烧除杂、130℃干燥过夜后，加入黑磷粉体，搅拌均匀后倒入玛瑙球磨罐中，再加入碾磨球，在600r/min的转速下球磨12h。在球磨过程中，通入15℃冷风，以防止球磨过程中温度升高导致黑磷氧化。黑磷粉体的粒径均在120目以下，黑磷粉体与氧化铝载体的质量比为1:2000，碾磨球的材质为玛瑙、直径为2cm，球磨罐的体积为100mL，氧化铝与碾磨球的质量比为1:500。该过程所得氧化铝即为黑磷改性氧化铝-1。
取定量PdCl2溶于去离子水中，在水温50℃条件下，采用静电吸附法将金属钯负载到黑磷改性氧化铝-1上，再在130℃干燥过夜和600℃下焙烧4h后，得到Pd/Al2O3-BP-1催化剂。金属Pd的负载量为0.5wt％。
按照实施例1的方法制备黑磷改性氧化铝、负载金属Pd和制备催化剂，与实施例1不同的是，黑磷粉体与氧化铝载体的质量比为3:2000，得到黑磷改性氧化铝-2及Pd/Al2O3-BP-2。
按照实施例1的方法制备黑磷改性氧化铝、负载金属Pd和制备催化剂，与实施例1不同的是，黑磷粉体与氧化铝载体的质量比为1:400，得到黑磷改性氧化铝-3及Pd/Al2O3-BP-3。
按照实施例1的方法制备黑磷改性氧化铝、负载金属Pd和制备催化剂，与实施例1不同的是，黑磷粉体与氧化铝载体的质量比为1:200，得到黑磷改性氧化铝-4及Pd/Al2O3-BP-4。
实施例2
按照实施例1的方法制备黑磷改性氧化铝，与实施例1不同的是，在黑磷分散液中添加表面活性剂，待球磨处理结束后，再130℃干燥过夜，得到黑磷改性氧化铝-5。其中，黑磷分散液的溶剂为去离子水，黑磷粉体与氧化铝载体的质量比为3:2000，表面活性剂的质量为黑磷分散液质量的0.1wt％。
按照实施例1的方法负载金属Pd和制备催化剂。金属Pd的负载量为0.5wt％，得到Pd/Al2O3-BP-5。
按照实施例2制备黑磷改性氧化铝、负载金属Pd和制备催化剂，与实施例2不同的是，黑磷分散液的溶剂为N-甲基吡咯烷酮，得到黑磷改性氧化铝-6及Pd/Al2O3-BP-6。
按照实施例2制备黑磷改性氧化铝、负载金属Pd和制备催化剂，与实施例2不同的是，黑磷分散液的溶剂为N-甲基甲酰胺，得到黑磷改性氧化铝-7及Pd/Al2O3-BP-7。
按照实施例2制备黑磷改性氧化铝、负载金属Pd和制备催化剂，与实施例2不同的是，黑磷分散液的溶剂为二甲基亚砜，得到黑磷改性氧化铝-8及Pd/Al2O3-BP-8。
按照实施例2制备黑磷改性氧化铝、负载金属Pd和制备催化剂，与实施例2不同的是，黑磷分散液的溶剂为乙二醇，得到黑磷改性氧化铝-9及Pd/Al2O3-BP-9。
按照实施例2制备黑磷改性氧化铝、负载金属Pd和制备催化剂，与实施例2不同的是，黑磷分散液的溶剂为丙酮，得到黑磷改性氧化铝-10及Pd/Al2O3-BP-10。
按照实施例2制备黑磷改性氧化铝、负载金属Pd和制备催化剂，与实施例2不同的是，黑磷前驱体为黑磷纳米片，得到黑磷改性氧化铝-11及Pd/Al2O3-BP-11。
按照实施例2制备黑磷改性氧化铝、负载金属Pd和制备催化剂，与实施例2不同的是，黑磷前驱体为黑磷量子点，得到黑磷改性氧化铝-12及Pd/Al2O3-BP-12。
实施例3
取成型的氧化铝球形颗粒，如图2所示，130℃干燥过夜后，将黑磷分散液采用等体积浸渍法负载在氧化铝上，静置过夜，再130℃干燥12h，得到黑磷改性氧化铝-13。其中，黑磷分散液的溶剂为水，黑磷粉体与氧化铝载体的质量比为1:2000。
按照实施例1负载金属Pd和制备催化剂，金属Pd的负载量为0.5wt％，得到Pd/Al2O3-BP-13催化剂。
按照实施例3的方法制备黑磷改性氧化铝、负载金属Pd和制备催化剂，与实施例3不同的是，黑磷粉体与氧化铝载体的质量比为3:2000，得到黑磷改性氧化铝-14及Pd/Al2O3-BP-14。
按照实施例3的方法制备黑磷改性氧化铝、负载金属Pd和制备催化剂，与实施例3不同的是，黑磷粉体与氧化铝载体的质量比为1:400，得到黑磷改性氧化铝-15及Pd/Al2O3-BP-15。
按照实施例3的方法制备黑磷改性氧化铝、负载金属Pd和制备催化剂，与实施例3不同的是，黑磷粉体与氧化铝载体的质量比为1:200，得到黑磷改性氧化铝-16及Pd/Al2O3-BP-16。
实施例4
按照实施例3制备黑磷改性氧化铝、负载金属Pd和制备催化剂，与实施例3不同的是，黑磷分散液中添加有机物草酸，其中，草酸：黑磷粉体：氧化铝载体的质量比为3:3:2000，得到黑磷改性氧化铝-17及Pd/Al2O3-BP-17催化剂。
按照实施例4制备黑磷改性氧化铝、负载金属Pd和制备催化剂，与实施例4不同的是，在黑磷分散液中添加有机物柠檬酸，柠檬酸：黑磷粉体：氧化铝载体的质量比为3:3:2000，得到黑磷改性氧化铝-18及Pd/Al2O3-BP-18催化剂。
按照实施例4制备黑磷改性氧化铝、负载金属Pd和制备催化剂，与实施例4不同的是，在黑磷分散液中添加有机物苯甲酸，苯甲酸：黑磷粉体：氧化铝载体的质量比为3:3:2000，得到黑磷改性氧化铝-19及Pd/Al2O3-BP-19催化剂。
按照实施例4制备黑磷改性氧化铝、负载金属Pd和制备催化剂，与实施例4不同的是，在黑磷分散液中添加有机物油酸，油酸：黑磷粉体：氧化铝载体的质量比为3:3:2000，得到黑磷改性氧化铝-20及Pd/Al2O3-BP-20催化剂。
按照实施例4制备黑磷改性氧化铝、负载金属Pd和制备催化剂，与实施例4不同的是，所用黑磷分散液中添加定量表面活性剂(聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物)和有机物草酸，表面活性剂的质量为黑磷分散液质量的0.1wt％，草酸：黑磷粉体：氧化铝载体的质量比为3:3:2000，得到黑磷改性氧化铝-21及Pd/Al2O3-BP-21催化剂。
按照实施例4制备黑磷改性氧化铝、负载金属Pd和制备催化剂，与实施例4不同的是，黑磷前驱体为黑磷纳米片，黑磷纳米片与氧化铝载体的质量比为3:2000，得到黑磷改性氧化铝-22及Pd/Al2O3-BP-22催化剂。
实施例5
取成型的氧化铝球形颗粒，倒入盛有乙醇的三口圆底烧瓶中，再加入黑磷分散液，黑磷分散液中的溶剂为乙醇，黑磷粉体与氧化铝载体的质量比为1:2000。采用加热回流的方式对氧化铝进行黑磷改性。为防止黑磷在加热过程中氧化，一直通入Ar，加热温度为200℃，回流时间为12h。处理完后，在130℃干燥过夜后，便可得黑磷改性氧化铝-23。
按照实施例1负载金属Pd和制备催化剂，金属Pd的负载量为0.5wt％，得到Pd/Al2O3-BP-23催化剂。
按照实施例5制备黑磷改性氧化铝、负载金属Pd和制备催化剂，与实施例5不同的是，黑磷粉体与氧化铝载体的质量比为3:2000，得到黑磷改性氧化铝-24及Pd/Al2O3-BP-24催化剂。
按照实施例5制备黑磷改性氧化铝、负载金属Pd和制备催化剂，与实施例5不同的是，黑磷粉体与氧化铝载体的质量比为1:400，得到黑磷改性氧化铝-25及Pd/Al2O3-BP-25催化剂。
按照实施例5制备黑磷改性氧化铝、负载金属Pd和制备催化剂，与实施例5不同的是，黑磷粉体与氧化铝载体的质量比为1:200，得到黑磷改性氧化铝-26及Pd/Al2O3-BP-26催化剂。
按照实施例5制备黑磷改性氧化铝、负载金属Pd和制备催化剂，与实施例5不同的是，在黑磷分散液中添加适量表面活性剂(聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物)。表面活性剂的质量为黑磷分散液质量的0.1wt％，黑磷分散液中添加有机物草酸，草酸：黑磷粉体：氧化铝载体的质量比为3:3:2000，得到黑磷改性氧化铝-27及Pd/Al2O3-BP-27催化剂。
按照实施例5制备黑磷改性氧化铝、负载金属Pd和制备催化剂，与实施例5不同的是，用黑磷分散液中添加适量表面活性剂(聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物)。表面活性剂的质量为黑磷分散液质量的0.1wt％，黑磷分散液中添加有机物油酸，油酸：黑磷粉体：氧化铝载体的质量比为3:3:2000，得到黑磷改性氧化铝-28及Pd/Al2O3-BP-28催化剂。
为了确定氧化铝载体中磷含量，本专利通过ICP-AES(电感耦合等离子体-原子发射光谱)表征将实施例1-4的催化剂样品进行磷含量测试，结果如表1所示。从表中可以发现，黑磷改性氧化铝在负载金属后，经过焙烧处理仍有大部分黑磷保留。这主要得益于黑磷与金属的结合提高了其稳定性。将实施例1-5的催化剂样品用于蒽醌加氢测试，其结果如表2所示。所有样品测试时间均为48h，反应条件如上所述，主产物为2-乙基氢化蒽醌和2-乙基四氢氢化蒽醌。从表中可以发现，三种方法制备的黑磷改性氧化铝均能提高催化剂氢效、抑制副产物生成，其中浸渍+添加有机物方法效果最佳，可提高催化剂氢效51.4％。这主要得益于黑磷的引入能够对金属Pd电子结构进行调节，增加表面活性位数量，并可降低催化剂加氢能力，避免反应物过度加氢生成副产物，而有机物的添加可在一定程度上促进金属的分散，并能与黑磷相互作用，使其更加均匀的分布在金属表面，从而增强了黑磷与金属间的相互作用。将Pd/Al2O3-BP-13进行150h稳定性测试，结果如图3所示。从图中可以看出，在反应测试时间内，催化剂氢效和选择性均保持较为稳定。这表明在反应过程中黑磷无任何流失。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，做出若干改进和修饰，均在本发明的保护范围内。
表1.催化剂样品ICP-AES测量的磷含量。
样品 理论值(wt％) 实际值(wt％)
Pd/Al2O3-BP-1 0.05 0.047
Pd/Al2O3-BP-2 0.15 0.145
Pd/Al2O3-BP-3 0.25 0.248
Pd/Al2O3-BP-4 0.50 0.494
Pd/Al2O3-BP-5 0.15 0.146
Pd/Al2O3-BP-6 0.15 0.148
Pd/Al2O3-BP-7 0.15 0.147
Pd/Al2O3-BP-8 0.15 0.149
Pd/Al2O3-BP-9 0.15 0.145
Pd/Al2O3-BP-10 0.15 0.146
Pd/Al2O3-BP-11 0.15 0.148
Pd/Al2O3-BP-12 0.15 0.145
Pd/Al2O3-BP-13 0.05 0.049
Pd/Al2O3-BP-14 0.15 0.148
Pd/Al2O3-BP-15 0.25 0.246
Pd/Al2O3-BP-16 0.50 0.496
Pd/Al2O3-BP-17 0.15 0.146
Pd/Al2O3-BP-18 0.15 0.148
Pd/Al2O3-BP-19 0.15 0.147
Pd/Al2O3-BP-20 0.15 0.146
Pd/Al2O3-BP-21 0.15 0.147
Pd/Al2O3-BP-22 0.15 0.145
Pd/Al2O3-BP-23 0.05 0.048
Pd/Al2O3-BP-24 0.15 0.146
Pd/Al2O3-BP-25 0.25 0.247
Pd/Al2O3-BP-26 0.50 0.496
Pd/Al2O3-BP-27 0.15 0.146
Pd/Al2O3-BP-28 0.15 0.148
空白 0.00 0.00
表2.催化剂样品蒽醌加氢活性测试结果。

Claims (8)

1.一种黑磷改性氧化铝及其负载钯基催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将氧化铝高温焙烧除杂，使用前再干燥过夜以除水分；
（2）将干燥后的氧化铝进行黑磷处理，即为黑磷改性氧化铝，黑磷处理方式为球磨、浸渍或加热回流中的一种或多种；
所述球磨法中将干燥后的氧化铝与黑磷前驱体混合后在50～800 r/min的转速下进行球磨，其中，球磨罐和碾磨球的材料为玛瑙、二氧化锆、304不锈钢、聚四氟乙烯及聚氨酯中的任意一种或多种，碾磨球的直径为1～50 mm，球磨罐的体积为25～300 mL，氧化铝与碾磨球的质量比为1:1～1:1000；
所述浸渍法为将干燥后的氧化铝在黑磷分散液中浸渍过夜，浸渍后在温度为80～200℃下干燥，干燥方式为空气鼓风干燥、真空干燥或惰性气氛干燥中的一种或多种；
所述加热回流法为将干燥后的氧化铝与黑磷前驱体混合后，加入溶剂，在惰性气氛为Ar或N2气氛中，温度为50～300℃，加热回流6～48 h，所述的溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷酮、N-环乙基吡咯烷酮、N-辛基吡咯烷酮、甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N ,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、叔丁醇、丙酮、2-戊酮和去离子水中的一种或多种；
（3）在黑磷改性氧化铝中负载钯盐，干燥后焙烧，即得Pd/ Al2O3-BP催化剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中焙烧温度为250～800 ℃，焙烧时间为1～8 h，焙烧气氛为空气。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，黑磷处理过程中所用的黑磷前驱体为黑磷粉体、黑磷量子点、黑磷纳米片、黑磷分散液中的一种或多种，黑磷前驱体中黑磷的含量为氧化铝质量的0.001 wt%~5 wt%；
所述的黑磷分散液为黑磷粉体、黑磷量子点、或黑磷纳米片在溶剂中分散均匀后得到的产物；所述的溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷酮、N-环乙基吡咯烷酮、N-辛基吡咯烷酮、甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N ,N-二甲基甲酰胺、N ,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、叔丁醇、丙酮、2-戊酮和去离子水中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的黑磷前驱体中还添加有表面活性剂，表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物、烷基氧乙烯酚醚中的一种或多种，表面活性剂的含量为0.1 wt%~10 wt%。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）负载金属钯的方法为浸渍法、共沉淀法、熔融法或静电吸附法中的一种或多种；所述的钯盐包括氯化钯、乙酰丙酮钯、醋酸钯、硝酸钯、硫酸钯、氯化钯钾、四氯钯酸钠中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，金属钯的负载过程中添加有机物，所述的有机物包括草酸、丁二酸、柠檬酸、油酸、或苯甲酸中的一种或多种；所述金属钯的负载量为0.1%～3%。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述的干燥温度为80～200℃，干燥方式为鼓风干燥、真空干燥、惰性气氛下干燥中的一种或多种；Pd/Al2O3-BP催化剂的焙烧温度为300～650 ℃，焙烧时间为2～8 h，焙烧气氛为空气气氛。
8.一种采用权利要求1-7任一项所述制备方法得到的黑磷改性氧化铝或Pd/Al2O3-BP催化剂。
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