[发明专利]一种复合载体金属纳米催化剂的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合载体金属纳米催化剂的制备方法及应用，属于化学合成中催化剂制备技术领域。

背景技术

目前环己醇脱氢使用的主要催化剂是铜系催化剂，已知的催化剂主要包括Cu，其中加入金属Zn、Fe、Ni、La、Pb、Ru、碱土金属等。制备方法主要是将活性成分铜及其他掺杂金属负载于一种载体之上，载体主要有Al₂O₃、SiO₂、MgO、ZrO₂、硅酸盐、浮石等，研究结果表明催化剂活性组分在载体中的分散度是影响催化剂活性的主要因素，制备方法不同，催化剂活性组份的分散度也不同，通常采用浸渍、沉淀、干燥混合等常规方法制备催化剂，而以共沉淀法制备的催化剂活性组份分布得最均匀，因此活性也最高。环己醇脱氢反应多在低温下进行，造成单程转化率较低，而且过低的转化率导致后期的产品精制，物料的循环量加大，致使能耗、物耗增加。为了使转化率提高，通常采用提高反应温度的方法，但在提高温度增大转化率的同时，常使催化剂选择性下降，且反应温度较高时催化剂寿命缩短。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合载体金属纳米催化剂的制备方法，旨在改善催化剂活性组份在载体中的分散度，提高催化剂在较高温度应用时的稳定性，同时赋予催化剂较宽的应用温度范围。

本发明的目的是这样实现的：这种复合载体金属纳米催化剂的制备方法，包括铜作为主催化活性组分；钻、镍、铁、铈、镧其中一种或几种作为助催化活性组分；氧化铝作为主要载体；氧化镁或硝酸镁、氧化硅、氧化钙或硝酸钙、氧化锆、分子筛其中一种或几种作为复合载体；其特征在于：所述复合载体金属纳米催化剂是按照如下步骤制备的：

A、催化剂溶液制备：按照主催化剂∶助催化剂∶复合载体＝1∶0.01-0.2∶0.5-3的摩尔比例，将铜的硝酸盐，钻、镍、铁、铈、镧的硝酸盐其中一种或几种，氧化镁或硝酸镁、氧化硅、氧化钙或硝酸钙、氧化锆、分子筛其中一种或几种复合载体混合，加入1.5ml65％-68％的HNO₃加热溶解，并使用超声波处理使其溶解均匀；

B、催化剂凝胶制备：步骤A混合均匀的溶液倒入盛有0.5-3摩尔γ-氧化铝载体和0.1-2摩尔活性炭作为分散剂的研钵中，充分研磨30-60min至形成均匀果冻状具有一定韧性的催化剂凝胶；

C、条形催化剂制备：将催化剂凝胶用挤条器挤条成型，截成1-3mm长度，于烘箱中110℃烘干4-12h，再于马弗炉中400℃焙烧4-6h，即得氧化型催化剂。

所述的复合载体金属纳米催化剂的制备方法，步骤A所述的催化剂溶液制备中还加入0.001-O.01摩尔聚乙烯醇作为增稠剂。

所述的复合载体金属纳米催化剂的制备方法，步骤A所述的催化剂溶液制备中用来处理溶液的超声波频率为40KHZ，功率为160-400W。

所述的复合载体金属纳米催化剂的制备方法，步骤B所述的催化剂凝胶制备中加入0.5-1.2摩尔活性炭作为分散剂。

所述的复合载体金属纳米催化剂的制备方法，步骤A所述的催化剂溶液制备中按照主催化剂∶助催化剂∶复合载体＝1∶0.03-0.1∶0.75-1.5的摩尔比例，将铜的硝酸盐，钴、镍、铁、铈、镧的硝酸盐其中一种或几种，氧化镁或硝酸镁、氧化硅、氧化钙或硝酸钙、氧化锆、分子筛其中一种或几种复合载体混合，加入1.5ml 65％-68％的HNO₃加热溶解，加入0.001-0.01摩尔聚乙烯醇作为增稠剂，并使用超声波处理使其溶解均匀。

所述的复合载体金属纳米催化剂的制备方法，步骤A所述的催化剂溶液制备中按照硝酸铜1，硝酸铈0.037，硝酸镁1的摩尔比例混合，加入1.5ml65％-68％的HNO₃加热溶解，加入聚乙烯醇0.001-0.01作为增稠剂，并使用超声波处理使其溶解均匀。

所述的复合载体金属纳米催化剂的制备方法，步骤A所述的催化剂溶液制备中按照硝酸铜1，硝酸钻0.037、硝酸铈0.037，硝酸镁1的比例混合，加入1.5ml65％-68％的HNO₃加热溶解，加入0.001-0.01摩尔聚乙烯醇作为增稠剂，并使用超声波处理使其溶解均匀。