本发明涉及催化剂领域，具体涉及一种水热炭改性铂催化剂、其制备方法和应用。
背景技术：
1、金属催化剂因其特定的电子结构和催化性能(活性、选择性、稳定性)，被广泛用于光催化、电催化和传统工业催化等领域。常见的金属催化剂可分为非贵金属催化剂(如fe、mn、cu等)和贵金属催化剂(如au、pt、pd等)，其中，贵金属pt催化剂由于其优异的选择性催化加氢性能而广泛应用于生物质平台化合物高值化过程。生物质基化学品转化为高价值的油品和燃料所面临的挑战是去除生物质平台分子中的氧元素，同时提高氢元素含量，以提高生物质燃料的热值和燃烧过程的稳定性。目前，常用的方法是使用金属催化剂将平台分子选择性加氢与脱氧转化为高附加值的烷烃等。因此，如何设计具有高活性、高选择性或高稳定性的催化剂是重要的研究方向。
2、在生物质基平台分子中，苯酚是生产尼龙、燃料、增塑剂、表面活性剂等产品的原料之一，在经济和社会发展中发挥着关键作用，因此，苯酚常作为模型反应物来研究新型催化剂的选择性催化加氢性能。在苯酚加氢反应中，由于羟基和苯环的存在，加氢产物中常见的有环己醇和环己酮等有机物。环己醇是合成尼龙6和尼龙66的中间体，也是石油工业生产中必不可少的组分之一。环己酮是重要的工业原料，主要用于己二酸和己内酰胺等有机物质的合成。然而，环己酮具有一定的毒性，被列为3类致癌物之一，所以环己酮的催化转化是相对合理的一种处理方法。另一种生物质基平台分子糠醛，它是一种来源于木质纤维素的可再生平台分子，可以转化为用于精细化学、生物燃料和制药工业的各种有价值的化学品。糠醛分子上同时含有c＝o键和c＝c键，后者在热力学上更容易加氢，这导致在糠醛加氢制备糠醇反应过程中容易发生副反应，除了来自c＝o键和呋喃环氢化的产物外，还有许多副反应(c＝o结合的氢解、脱羰、氢化和开环、缩合反应等)衍生的化合物。因此，糠醛选择性加氢反应也是生物质平台化合物高值化的研究热点。综上，选择性催化加氢反应的产物选择性调控尤为重要。
3、此外，负载型金属催化剂在生物质及其平台分子选择性催化转化过程中，普遍存在烧结、浸出、积碳等原因而失活的现象，导致催化活性降低。除了选择合适的金属活性物种以最大限度地提高催化性能外，稳定活性位点对于金属催化剂性能的提升也是不容忽视的。常见的稳定金属活性位点的方法主要有原子层沉积法(ald)和金属载体强相互作用法(smsi)等，这些方法的主要思路是使用改性剂来修饰催化剂表面结构，形成部分包裹或全包裹结构，保护金属活性位点，进而调控催化性能。但是，这些方法存在一些局限，如ald法对设备要求高、smsi法需要高温条件等。因此，设计出一种有效稳定金属活性位点的改性方法并将其应用于金属催化剂制备过程当中，非常有意义。
4、目前相关体系已有多篇专利报道：
5、1.一种掺杂碳包裹铂催化剂的制备方法和应用(cn 114308024 a)。该专利公开了一种掺杂碳包裹铂催化剂的制备方法和应用。掺杂碳包裹铂催化剂的制备方法为：称取负载型金属铂催化剂，将负载型铂催化剂加水混合均匀，先加入浓度为2～5wt％的双氧水，在30～50℃搅拌0.5～4h后加入可溶性碳源化合物和可溶性含杂原子化合物，室温浸渍0.5～10h后，真空干燥直至水分烘干，然后将其在惰性保护气氛、氢气气氛或真空状态下于400～1000℃进行高温焙烧2～10h，制得掺杂碳包裹铂催化剂。本发明的催化剂具有合适结构和厚度的完整碳层包裹金属活性组分，既确保反应过程的稳定性，又具有较好的活性和选择性。该催化剂用于硝基苯催化加氢重排制备对氨基酚的反应，具有高稳定性和高目标产物收率。
6、2.一种碳材料包裹镍催化剂及利用其制备伯胺类化合物的方法(cn110732327a)。本发明涉及催化硝基化合物还原制备伯胺的技术领域，更具体涉及一种有效成分为碳材料包裹的镍材料催化剂及其在催化硝基化合物还原制备伯胺的应用，该催化剂由以下方法制备而成：以医用脱脂棉为原料，将其浸泡在ni(no3)2溶液中，超声除去气泡，然后将混合物在室温下浸泡3～24h，再将cotton-ni(no3)2复合物在60～120℃下干燥，将干燥样品装入管式炉中并加热。在氢气气氛下，升温至300～600℃，加热速率为1-5℃/min，保留1～5h。最终黑色产品在氢气气氛下冷却至室温。该催化剂制备方法特别简单且易于操作，可用于催化还原硝基化合物制备伯胺。本发明利用上述催化剂不仅可以在室温下，低氢气压力，绿色溶剂的条件下催化还原各类硝基化合物，而且反应快速，收率和选择性高。
7、3.“洋葱形”负载型碳包裹铂催化剂的制备及应用，本发明公开了“洋葱形”负载型碳包裹铂催化剂的制备及应用。负载型碳包裹铂催化剂的制备方法为：(1)称取负载型铂催化剂，将其与水混合均匀，加入可溶性碳源化合物的水溶液，浸渍均匀后，去除水分；如此经过2～5次重复负载可溶性碳源化合物，得到负载碳源化合物的负载型铂催化剂；(2)将负载碳源化合物的负载型铂催化剂在惰性保护气氛、氢气气氛或真空状态下于400～900℃进行高温焙烧2～10h，得到焙烧产物；(3)将温度降至100～180℃，在空气气氛中再将焙烧产物处理4～10h，制得负载型碳包裹铂催化剂。本发明提供了负载型碳包裹铂催化剂应用在硝基苯类化合物制备烷氧基取代或酚羟基取代苯胺类化合物中的应用，具有高稳定性和高目标产物收率(cn 114225935 a)。
8、4.一种基于生物质碳包裹钴的高效氧还原催化剂的制备方法及应用(cn117317253a)。本发明属于电催化技术领域，具体涉及一种基于生物质碳包裹钴的高效氧还原催化剂的制备方法，该制备方法以绿茶作为生物质材料，通过去离子水煮后干燥并研磨得到绿茶粉，将绿茶粉与过渡金属盐和氮源共同放入水中搅拌，过滤干燥后再进行一次碳化，得到一次碳化产物，对一次碳化产物进行酸洗后，再进行二次碳化，得到高效氧还原催化剂。本发明的制备过程步骤简单，且得到的碳基过渡金属催化剂物象均一、结构多孔，价格低廉、稳定性高，电催化性能可超过贵金属pt/c催化剂，具有良好的市场前景。
9、5.一种基于原子层沉积制备包裹型抗积碳催化剂的方法(cn 108435181 a)。本发明属于金属氧化物催化剂制备相关技术领域，并公开了一种基于原子层沉积制备包裹型抗积碳催化剂的方法，包括：在反应载体的表面均匀生长分布金属纳米颗粒，由此制得金属负载型催化剂样品；在金属负载型催化剂样品的表面上通过原子层沉积法沉积氧化物助剂来获得所需的催化剂产品，同时对该原子层沉积反应的具体工艺参数进行了针对性设计。通过本发明，能够使得氧化物助剂在活性金属纳米颗粒表面特定活性位点实现选择性的包裹，同时在其多个晶面实现不连续的网络状生长，同时有效提高催化剂的活性及稳定性。
10、6.一种硅酸镍包裹镍催化剂及其制备方法和应用(cn 112138667 a)。本发明提供一种硅酸镍包裹镍催化剂的制备方法，包括：将有机溶剂，表面活性剂加入到镍源水溶液中，在氮气气氛下搅拌，然后加入ph调节剂，以调节ph值至10～14，形成悬浊液；将硅源在氮气气氛下加入到得到的悬浊液，经搅拌加热，离心，洗涤，干燥处理后得到催化剂前体；将所得到的催化剂前体在氢气气氛下还原处理后得到硅酸镍包裹镍催化剂。本发明将生成的硅酸镍前体经还原后获得部分镍，硅酸镍前体与部分镍共存即得本发明的硅酸镍包裹镍催化剂，镍纳米颗粒较小，且可以在反应条件下稳定存在，从而进一步提高催化剂在水煤气变换反应中的活性和稳定性。
11、7.氮掺杂碳包裹feconi合金催化剂的制备及其在甘蔗渣基木质素氧化断裂成酚类中的应用(cn 117696087 a)。本发明提供了一种氮掺杂碳包裹feconi合金催化剂的制备，包括如下步骤：(1)氮掺杂碳材料载体的合成；(2)氮掺杂碳包裹feconi合金催化剂的合成：(2.1)将0.5～1.0g氮掺杂碳材料载体进行干燥脱水处理12h，后冷却待用；(2.2)按质量比1：1：1将硝酸镍、硝酸钴、硝酸铁溶于水中，配置浸渍溶液，将浸渍溶液通过超声振动负载到氮掺杂碳材料载体的表面上，然后置于温度为80～100℃真空干燥箱中干燥3～5h；(2.3)干燥完成后，冷却至室温，研磨成粉末状，在氮气条件下，管式炉以3℃/min的速度将温度升到600～800℃，保持煅烧5～6h，冷却，即可。本发明制备的催化剂在温和条件下，可将木质素转化为酚类，主要产物为4-乙基苯酚，转化率高于99％，选择性为68.6％。
12、以上发明或技术普遍存在一些显而易见的缺点：(1)现有传统技术都需要高温煅烧若干小时，需要消耗能量而且制备时间较长。(2)制备步骤较为复杂，有的还涉及超声分散或消泡、二次碳化等，这对规模化生产造成成本增加。(3)新型方法如原子层沉积法对涂层原料和设备要求较高，而且难以量产。
技术实现思路
1、本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种水热炭改性铂催化剂、其制备方法和应用。
2、本发明提供了一种水热炭改性铂催化剂的制备方法，具有这样的特征，包括以下步骤：步骤1，称取0.5～1g ti3alc2粉末加入到12～15ml 10mol/l naoh溶液中，室温下搅拌1～3h，得到第一悬浮液；步骤2，将理论计算的0.05～1wt％铂负载量对应的氯铂酸溶液加入第一悬浮液中，室温搅拌1～3h，接着，加入0.1～2.0g的葡萄糖粉末，连续搅拌1～3h，得到第二悬浮液；步骤3，将第二悬浮液转移到水热釜内，加热到100～180℃，静置保持40～48h，然后自然冷却，再通过抽滤分离，用去离子水洗涤至ph＝7～9，再用乙醇润洗，得到样品；步骤4，将样品进行烘干，得到水热炭改性铂催化剂。
3、在本发明提供的水热炭改性铂催化剂的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤1中，ti3alc2粉末的加量为1g。
4、在本发明提供的水热炭改性铂催化剂的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤2中，铂负载量为1wt％。
5、在本发明提供的水热炭改性铂催化剂的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤2中，葡萄糖粉末的加入量为0.25g～2.0g。
6、在本发明提供的水热炭改性铂催化剂的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤3中，在水热釜内，加热到180℃，静置保持48h。
7、在本发明提供的水热炭改性铂催化剂的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤3中，烘干是在60～80℃烘箱内干燥3～5h。
8、本发明还提供了一种水热炭改性铂催化剂，其特征在于：采用上述水热炭改性铂催化剂的制备方法制备而成。
9、本发明还提供了水热炭改性铂催化剂的应用，其特征在于：将水热炭改性铂催化剂应用于催化苯酚、糠醛和环己酮选择性加氢中。
10、在本发明提供的水热炭改性铂催化剂的应用中，还可以具有这样的特征：其中，在高压反应釜中加入苯酚、糠醛和环己酮、环己烷、异丙醇、正十二烷、水热炭改性铂催化剂，通入氢气在搅拌条件进行加氢重排反应，得到目标产物。
11、在本发明提供的水热炭改性铂催化剂的应用中，还可以具有这样的特征：其中，加氢重排反应的反应温度为25～80℃，高压反应釜内氢气压力为0.5～1.0mpa。
12、发明的作用与效果
13、根据本发明所涉及的水热炭改性铂催化剂、其制备方法和应用，该制备方法以新型max相代表性材料ti3alc2为载体的前驱体，以氯铂酸和葡萄糖为水热炭前驱体，直接用水热一锅法在较低温度(100～180℃)下合成负载型pt催化剂，即水热炭改性铂催化剂。该制备方法简单易操作，解决了现有研究中催化剂改性步骤复杂的问题。
1.一种水热炭改性铂催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的水热炭改性铂催化剂的制备方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的水热炭改性铂催化剂的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的水热炭改性铂催化剂的制备方法，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的水热炭改性铂催化剂的制备方法，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的水热炭改性铂催化剂的制备方法，其特征在于：
7.一种水热炭改性铂催化剂，其特征在于，采用权利要求1-6中任意一项所述的水热炭改性铂催化剂的制备方法制备而成。
8.如权利要求7所述的水热炭改性铂催化剂的应用，其特征在于：将所述水热炭改性铂催化剂应用于催化苯酚、糠醛和环己酮选择性加氢中。
9.根据权利要求8所述的水热炭改性铂催化剂的应用，其特征在于：
10.根据权利要求9所述的水热炭改性铂催化剂的应用，其特征在于：
