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一种钯炭催化剂的制备方法

阅读:923发布:2024-02-07

专利汇可以提供一种钯炭催化剂的制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种钯炭催化剂的制备方法,属于贵金属催化剂领域。将高比表面的炭载体经高温预处理后分散在 水 相中;将配制好的钯前驱体溶液滴加至炭载体分散液中搅拌浸渍时间;负载完成的分散液经抽滤,洗涤后烘干;烘干后的炭载体在氮气保护下经 焙烧 后,用氮气或氩气,与一 氧 化 碳 和水蒸气的混合气进行还原,得到钯炭催化剂。所制备钯炭催化剂以高比表面 活性炭 为载体,负载贵金属Pd,钯炭催化剂中按 质量 百分比金属Pd的含量为0.5%~10%。,下面是一种钯炭催化剂的制备方法专利的具体信息内容。

1.一种钯炭催化剂的制备方法,其特征在于其包括以下步骤:
1)将高比表面的炭载体经高温预处理后分散在相中;所述高比表面的炭载体采用质、木质、椰壳活性炭中的一种,所述煤质、木质、椰壳活性炭的比表面积为1000~2000m2/g;
2)将配制好的钯前驱体溶液滴加至炭载体分散液中搅拌浸渍;
3)负载完成的分散液经抽滤,洗涤后烘干;
4)烘干后的炭载体在氮气保护下经焙烧后,用氮气或氩气,与一和水蒸气的混合气进行还原,得到钯炭催化剂;所述用氮气或氩气,与一氧化碳和水蒸气的混合气进行还原时,一氧化碳与氮气或氩气的体积比为1︰(1~99)。
2.如权利要求1所述一种钯炭催化剂的制备方法,其特征在于在步骤1)中,所述煤质、木质、椰壳活性炭的比表面积为1200~1500m2/g。
3.如权利要求1所述一种钯炭催化剂的制备方法,其特征在于在步骤1)中,所述高温预处理的温度为80~150℃,高温预处理的时间为6~24h。
4.如权利要求3所述一种钯炭催化剂的制备方法,其特征在于所述高温预处理的温度为100~120℃,高温预处理的时间为10~20h。
5.如权利要求1所述一种钯炭催化剂的制备方法,其特征在于在步骤2)中,所述钯前驱体溶液采用氯化钯的酸性水溶液或氯钯酸的水溶液。
6.如权利要求1所述一种钯炭催化剂的制备方法,其特征在于在步骤2)中,所述浸渍的时间为8~24h。
7.如权利要求6所述一种钯炭催化剂的制备方法,其特征在于所述浸渍的时间为10~
20h。
8.如权利要求1所述一种钯炭催化剂的制备方法,其特征在于在步骤3)中,所述烘干的温度为50~120℃。
9.如权利要求8所述一种钯炭催化剂的制备方法,其特征在于所述烘干的温度为60~
80℃。
10.如权利要求1所述一种钯炭催化剂的制备方法,其特征在于在步骤4)中,所述焙烧的温度为150~500℃。
11.如权利要求10所述一种钯炭催化剂的制备方法,其特征在于所述焙烧的温度为200~300℃。
12.如权利要求1所述一种钯炭催化剂的制备方法,其特征在于在步骤4)中,所述用氮气或氩气,与一氧化碳和水蒸气的混合气进行还原时,一氧化碳与氮气或氩气的体积比为
1︰(1~4)。
13.如权利要求1所述一种钯炭催化剂的制备方法,其特征在于在步骤4)中,所述一氧化碳采用高纯一氧化碳,所述还原的温度为30~150℃。
14.如权利要求13所述一种钯炭催化剂的制备方法,其特征在于所述还原的温度为50~100℃。

说明书全文

一种钯炭催化剂的制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于贵金属催化剂领域,特别是涉及一种钯炭催化剂的制备方法。

背景技术

[0002] 钯炭催化剂是一种常用的加氢催化剂,广泛应用于羰基加氢、烯加氢、硝基和亚硝基加氢等领域。影响催化剂活性的主要因素有活性金属的含量、粒径大小和分散度、催化剂表面结构等。影响因素主要与载体的种类与预处理方式、浸渍方法、还原方式和温度有关。
[0003] 传统的钯炭催化剂多采用湿法还原,此法得到的催化剂由于活性组分与载体之间作用较弱,反应过程中存在钯颗粒的长大和流失现象,导致催化剂分散度下降,工业生产活性降低,套用次数减少。中国专利CN102626620A提出了一种可控负载深度钯催化剂的制备方法,其优点是金属钯的负载深度可控,且钯的分散度好,催化剂活性高。但是该催化剂的制备没有控制金属钯的粒径,而且使用到了芳烃等有机溶剂,制备过程比较复杂。
[0004] 中国专利CN100402144C公开了一种Pd/C催化剂的制备方法,在含Pd溶液中加入络合剂,例如8-羟基喹啉等与配制成钯混合液浸渍或喷洒载体活性炭,络合剂与Pd产生较强的相互作用而产生一种络合物,该方法制备的催化剂在使用过程中金属Pd易流失,造成催化剂活性下降。
[0005] 可见传统的催化剂制备技术并不能满足工业应用的要求,有必要在催化剂的制备方法上进行改进,寻找一种的高稳定性钯炭催化剂合成技术,以便于工业上的应用。

发明内容

[0006] 本发明的目的是克服现有钯基催化剂制备技术的上述不足,提供一种高稳定性钯炭催化剂的制备方法。
[0007] 本发明包括以下步骤:
[0008] 1)将高比表面的炭载体经高温预处理后分散在水相中。
[0009] 2)将配制好的钯前驱体溶液滴加至炭载体分散液中搅拌浸渍时间;
[0010] 3)负载完成的分散液经抽滤,洗涤后烘干;
[0011] 4)烘干后的炭载体在氮气保护下经焙烧后,用氮气或氩气,与一和水蒸气的混合气进行还原,得到钯炭催化剂。
[0012] 在步骤1)中,所述高比表面的炭载体可采用质、木质、椰壳活性炭等中的一种,2 -1 2 -1
所述煤质、木质、椰壳活性炭的比表面积可为1000~2000m/g ,优选1200~1500m/g 的椰壳活性炭;所述高温预处理的温度可为80~150℃,高温预处理的时间可为6~24h,所述高温预处理的温度最好为100~120℃,高温预处理的时间最好为10~20h。
[0013] 在步骤2)中,所述钯前驱体溶液可采用氯化钯的酸性水溶液或氯钯酸的水溶液;所述浸渍的时间可为8~24h,优选10~20h。
[0014] 在步骤3)中,所述烘干的温度可为50~120℃,优选60~80℃。
[0015] 在步骤4)中,所述焙烧的温度可为150~500℃,优选200~300℃;所述用氮气或氩气,与一氧化碳和水蒸气的混合气进行还原时,一氧化碳与氮气或氩气的体积比可为1︰(1~99),优选1︰(1~4)。所述一氧化碳可采用高纯一氧化碳,所述还原的温度可为30~150℃,优选 50~100℃。
[0016] 所制备钯炭催化剂以高比表面活性炭为载体,负载贵金属Pd,钯炭催化剂中按质量百分比金属Pd的含量为0.5%~10%。
[0017] 与现有技术相比,本发明具有以下突出的优点:
[0018] (1)不同于传统钯炭催化剂的湿法制备,本发明将活性炭负载钯前驱体后进行了干燥和焙烧,加强活性组分与载体之间的相互作用,可以有效减少催化剂在使用过程中钯颗粒长大、钯流失等问题。
[0019] (2)采用了独特的一氧化碳,水蒸气混合气作为还原剂,用干法还原制备得到高稳定性的钯炭催化剂,一氧化碳可以对钯的形貌起到良好的调控作用,使钯纳米颗粒更为细小;一氧化碳还可以将钯原子锚定在炭载体表面,使活性组分的分散性更为均匀,有效地解决了传统催化剂在使用过程中钯颗粒长大、钯流失等问题。
[0020] (3)本发明生产成本低,流程简单,操作简便,条件不苛刻,环境友好,无危险性。与传统钯炭催化剂相比,纳米颗粒更为细小,与载体间相互作用更强,且催化剂套用次数远远高于传统钯炭催化剂。附图说明
[0021] 图1是本发明实施例1制备的高稳定性钯炭催化剂的透射电镜图。

具体实施方式

[0022] 以下通过实施例对本发明作进一步详细说明
[0023] 实施例1
[0024] 将50g高比表面椰壳活性炭(比表面积1300~1400m2/g-1)在100℃的干燥箱中进行预处理后,分散在300mL水中,量取10mL 1mol/L的氯钯酸(H2PdCl4)并缓慢滴加至上述分散液中,搅拌浸渍10h。将负载完成的混合液进行抽滤并洗涤至中性,然后在60℃下烘干至恒重。将上述烘干的载体在200℃,N2氛围下进行焙烧,然后在60℃下通入高纯一氧化碳和水蒸气的混合气进行还原,得到本发明所述高稳定性钯炭催化剂,图1是本发明实施例1制备的高稳定性钯炭催化剂的透射电镜图,催化剂的平均粒度为3nm左右。
[0025] 实施例2
[0026] 将50g高比表面椰壳活性炭(比表面积1300~1400m2/g-1)在120℃的干燥箱中进行预处理后,分散在300mL水中,量取25mL 1mol/L的氯钯酸(H2PdCl4)并缓慢滴加至上述分散液中,搅拌浸渍20h。将负载完成的混合液进行抽滤并洗涤至中性,然后在80℃下烘干至恒重。将上述烘干的载体在300℃,N2氛围下进行焙烧,然后在80℃下通入高纯一氧化碳和水蒸气的混合气进行还原,得到本发明所述高稳定性钯炭催化剂。
[0027] 实施例3
[0028] 将100g高比表面椰壳活性炭(比表面积1200~1300m2/g-1)在110℃的干燥箱中进行预处理后,分散在300mL水中,量取10mL 1mol/L的氯钯酸(H2PdCl4)并缓慢滴加至上述分散液中,搅拌浸渍12h。将负载完成的混合液进行抽滤并洗涤至中性,然后在70℃下烘干至恒重。将上述烘干的载体在250℃,N2氛围下进行焙烧,然后在70℃下通入一氧化碳、氮气(体积比 5︰95)和水蒸气的混合气进行还原,得到本发明所述高稳定性钯炭催化剂。
[0029] 实施例4
[0030] 将100g高比表面椰壳活性炭(比表面积1400~1500m2/g-1)在110℃的干燥箱中进行预处理后,分散在300mL水中,量取30mL 1mol/L的氯钯酸(H2PdCl4)并缓慢滴加至上述分散液中,搅拌浸渍16h。将负载完成的混合液进行抽滤并洗涤至中性,然后在50℃下烘干至恒重。将上述烘干的载体在220℃,N2氛围下进行焙烧,然后在70℃下通入一氧化碳、氦气(体积比 5︰95)和水蒸气的混合气进行还原,得到本发明所述高稳定性钯炭催化剂。
[0031] 实施例5
[0032] 将50g高比表面椰壳活性炭(比表面积1400~1500m2/g-1)在110℃的干燥箱中进行预处理后,分散在300mL水中,量取50mL 1mol/L的氯钯酸(H2PdCl4)并缓慢滴加至上述分散液中,搅拌浸渍20h。将负载完成的混合液进行抽滤并洗涤至中性,然后在80℃下烘干至恒重。将上述烘干的载体在250℃,N2氛围下进行焙烧,然后在70℃下通入一氧化碳、氦气(体积比 20︰80)和水蒸气的混合气进行还原,得到本发明所述高稳定性钯炭催化剂[0033] 实施例6
[0034] 将50g高比表面木质活性炭(比表面积1200~1300m2/g-1)在100℃的干燥箱中进行预处理后,分散在300mL水中,量取15mL 1mol/L的氯钯酸(H2PdCl4)并缓慢滴加至上述分散液中,搅拌浸渍16h。将负载完成的混合液进行抽滤并洗涤至中性,然后在50℃下烘干至恒重。将上述烘干的载体在200℃,N2氛围下进行焙烧,然后在50℃下通入高纯一氧化碳和水蒸气的混合气进行还原,得到本发明所述高稳定性钯炭催化剂。
[0035] 实施例7
[0036] 将50g高比表面煤质活性炭(比表面积1100~1200m2/g-1)在110℃的干燥箱中进行预处理后,分散在300mL水中,量取10mL 1mol/L的氯化钯(PdCl2)酸性水溶液并缓慢滴加至上述分散液中,搅拌浸渍10h。将负载完成的混合液进行抽滤并洗涤至中性,然后在50℃下烘干至恒重。将上述烘干的载体在250℃,N2氛围下进行焙烧,然后在60℃下通入一氧化碳,氮气 (体积比5︰95)和水蒸气的混合气进行还原,得到本发明所述高稳定性钯炭催化剂。
[0037] 本发明通过用独特的一氧化碳,水蒸气干法还原制备得到高稳定性钯炭催化剂,合成方法具有生产成本低,流程简单,操作简便,条件不苛刻,环境友好,无危险性等特点。可以有效解决传统钯催化剂在使用过程中钯颗粒长大、钯流失等问题,所得高稳定性钯炭催化剂可用于催化加氢反应和Heck、Suzuki等碳—碳偶联反应,具有良好的催化反应活性及极高的稳定性。
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