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合成酸二乙酯的碳纳米管-石墨烯催化剂及其制备方法

阅读:165发布:2023-02-07

专利汇可以提供合成酸二乙酯的碳纳米管-石墨烯催化剂及其制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种用于气相 氧 化羰基合成 碳 酸二乙酯的碳 纳米管 - 石墨 烯负载 铜 钯催化剂PdCl2/Cu- 碳纳米管 - 石墨烯 。催化剂的载体为碳纳米管-石墨烯 复合材料 ,活性组分为二价铜盐CuCl2、Cu(NO3)2、Cu(CH3COO)2或CuSO4的任何一种,催化剂的助剂为PdCl2,铜掺杂量为载体 质量 的0.1%~2%,钯负载量为载体质量的0.010%~0.025%。本发明的优点在于,所制得的催化剂用于 乙醇 气相氧化羰基合成碳酸二乙酯的反应,目的产物碳酸二乙酯转化率高,选择性好。,下面是合成酸二乙酯的碳纳米管-石墨烯催化剂及其制备方法专利的具体信息内容。

1.一种用于气相化羰基合成酸二乙酯的碳纳米管-石墨烯负载钯催化剂PdCl2/Cu-碳纳米管-石墨烯,其特征在于,催化剂的载体为碳纳米管-石墨烯复合材料,活性组分为二价铜盐CuCl2、Cu(NO3)2、Cu(CH3COO)2或CuSO4的任何一种,催化剂的助剂为PdCl2,铜掺杂量为载体质量的0.1%~2%,钯负载量为载体质量的0.010%~0.025%。
2.一种权利要求1所述的用于气相氧化羰基合成碳酸二乙酯的碳纳米管-石墨烯负载铜钯催化剂PdCl2/Cu-碳纳米管-石墨烯催化剂的制备方法,其特征在于包括以下过程:首先将烘干的氧化石墨在弗炉中900℃下焙烧1h,制得膨化石墨,随后在膨化石墨上掺杂铜,即将膨化石墨浸入到碳酸铵的溶液中,在搅拌条件下将含二价铜盐CuCl2、Cu(NO3)2、Cu(CH3COO)2或CuSO4的任何一种的水溶液逐滴加入上述溶液中,经搅拌、静置、过滤、烘干,焙烧1h后研磨成细粉,最后把上述细粉放入到化学气相沉积炉中,通入碳源气体,通过化学气相沉积得到掺杂铜的碳纳米管和石墨烯的复合物,然后进行浸渍负载助剂PdCl2,干燥得到PdCl2/Cu-碳纳米管-石墨烯催化剂。

说明书全文

合成酸二乙酯的碳纳米管-石墨烯催化剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于合成碳酸二乙酯的碳纳米管-石墨烯催化剂及其制备方法,属于碳酸二乙酯的气相催化合成技术。

背景技术

[0002] 碳酸二乙酯(Diethyl Carbonate,简称DEC)是碳酸酯中的重要物质,有着广泛的用途,由于其分子结构中含有乙基、乙基、羰基和羰乙氧基,因而化学性质非常活泼,可与醇、酚、胺、酯等化合物反应,是重要的有机合成中间体,具有很高的工业应用价值。DEC排放到环境中时,可以被缓慢地分解为二氧化碳和乙醇两种无害的产品,属于很好的绿色化学品。DEC可用作溶剂、用于真空阴极固定漆中、用作表面活性剂和锂电池液添加剂等。碳酸二乙酯的含氧值(40.6%)远高于甲基叔丁基醚(MTBE)(18.2%),可以作为汽油的含氧添加剂,提高汽油的燃烧性能,减少污染物的排放。在美国已逐步限制MTBE的使用,在可能的替代品中DEC的油/分配系数及抗挥发性优于碳酸二甲酯(DMC)和乙醇,因此,DEC将作为MTBE的替代品之一,比DMC与乙醇更具竞争优势。目前合成DEC的主要方法有光气法、酯交换法、液相法、氧化羰基合成法以及一氧化碳低压气相合成法等。
[0003] 乙醇气相氧化羰基合成DEC是最具有发展前景的工艺路线之一。可采用源于生物质的乙醇为反应物,在系催化剂作用下,气相氧化羰基合成DEC。反应的副产物是无害的水,原子经济性好,符合绿色化学的要求,是当前国际上公认的绿色化学工艺,成为国内外竞相开发的热点,有着诱人的工业化前景。此外,我国炭资源丰富,原料易得,CO来源广泛,因此碳酸二乙酯的研究还将有望对我国的煤化工、碳一化工的发展起到巨大的推动作用。该工艺的反应方程式如下:
[0004]
[0005] 目前国际上采用气相法氧化羰基合成DEC的研究刚刚起步,主要是活性炭负载氯化物催化剂和固体离子交换分子筛催化剂。活性炭负载氯化物催化剂,存在的氯流失、催化剂稳定性差和设备腐蚀问题,而固体离子交换型催化剂活性较低,选择性不理想。综上,亟待开发一种稳定性好,选择型高的催化剂。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供了一种用于合成碳酸二乙酯的碳纳米管-石墨烯催化剂及其制备方法。以该方法所制得的催化剂具有活性好,选择性高,转化率高的特点。
[0007] 本发明是通过下述技术方案加以实现的,一种用于乙醇气相氧化羰基合成碳酸二乙酯的催化剂,所述的乙醇气相氧化羰基合成碳酸二乙酯工艺,是在原料进料摩尔比为CO∶O2=2∶1~22∶1,反应温度为100~180℃,反应压为0.2~1.0MPa及催化剂存在的条件下实现的,其特征在于,所采用的催化剂为PdCl2/Cu-碳纳米管-石墨烯;催化剂的载体为碳纳米管-石墨烯复合材料,活性组分为二价铜盐(CuCl2、Cu(NO3)2或Cu(CH3COO)2),催化剂的助剂为PdCl2,铜掺杂量为载体质量的0.1%~2%,钯负载量为载-1体质量的0.010%~0.025%;当气体空速2500~5000h 时,催化剂的用量为0.5~2g。
[0008] 上述催化剂中载体是碳纳米管-石墨烯复合材料。
[0009] 上述催化剂活性组分为二价铜盐(CuCl2、Cu(NO3)2、Cu(CH3COO)2或CuSO4)。
[0010] 上述催化剂的制备方法,其特征在于包括以下过程:首先将烘干的氧化石墨在弗炉中900℃下焙烧1h,制得膨化石墨;随后在膨化石墨上掺杂铜,即将膨化石墨浸入到碳酸铵的水溶液中,在搅拌条件下将含二价铜盐的水溶液逐滴滴入上述溶液中,搅拌、静置、过滤、烘干,焙烧1h后研磨成细粉;最后把上述细粉放入到化学气相沉积炉中,通入碳源气体,通过化学气相沉积得到掺杂铜的碳纳米管和石墨烯的复合物,然后进行浸渍负载助剂PdCl2,干燥得到铜钯碳纳米管-石墨烯催化剂。
[0011] 本发明的优点在于,通过采用气相沉积法制得碳纳米管-石墨烯催化剂,与其他单纯负载型催化剂如CuCl2-PdCl2/AC(活性炭)相比,催化剂活性稳定,催化剂的使用寿命达到80h以上,是现有催化剂使用寿命的5倍。
[0012] 下面通过具体实施例来对本发明加以进一步说明,但不限制本发明。

具体实施方式

[0013] 【实施例1】
[0014] 首先,将烘干的2g氧化石墨在马弗炉中900℃下焙烧1h,制得膨化石墨;随后在膨化石墨上掺杂铜,即将膨化石墨浸入到1mol/L碳酸铵的水溶液40ml中,在搅拌条件下将含CuCl20.5g的水溶液10ml逐滴滴入上述溶体中,搅拌、静置、过滤、烘干,焙烧1h后研磨成细粉2.3g;最后把上述细粉放入到化学气相沉积炉中,通入碳源气体甲烷,通过化学气相沉积得到掺杂铜的碳纳米管和石墨烯的复合物,然后将3g含铜的碳纳米管和石墨烯加入到50mL的PdCl2甲醇溶液中浸渍4h,旋蒸、成型制得铜钯碳纳米管-石墨烯催化剂3g。
[0015] 【实施例2】
[0016] 在催化剂的制备条件与实施例1完全相同的情况下,只将制备方法中的铜源改为Cu(NO3)2铜盐,得到催化剂3g。
[0017] 【实施例3】
[0018] 在催化剂的制备条件与实施例1完全相同的情况下,只将制备方法中的铜源改为Cu(CH3COO)2·H2O铜盐,得到催化剂3g。
[0019] 【实施例4】
[0020] 在催化剂的制备条件与实施例1完全相同的情况下,只将制备方法中的铜源改为CuSO4铜盐,得到催化剂3g。
[0021] 【实施例5】
[0022] 在催化剂的制备条件与实施例1完全相同的情况下,只将制备方法中的碳源气体改为乙烯,得到催化剂3g。
[0023] 【实施例6】
[0024] 在催化剂的制备条件与实施例1完全相同的情况下,只将制备方法中的碳源气体改为乙烷,得到催化剂3g。
[0025] 【反应实施例7-12】
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