[发明专利]一种钯/树脂碳催化剂的制备方法及其应用

说明书

技术领域

  本发明涉及一种催化剂的制备和应用，尤其是一种钯/树脂碳催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

钯碳是一种催化剂，是把金属钯粉负载到活性碳上制成的，主要作用是对不饱和烃或CO的催化氢化。钯炭催化剂是将金属钯负载到活性炭里形成负载型加氢精制催化剂，用于精制处理对苯二甲酸原料，生产精制对苯二甲酸。由于其具有加氢还原性高、选择性好、性能稳定、使用时投料比小、可反复套用、易于回收等特点，因此被广泛用于石油化工、医药工业、电子工业、香料工业、染料工业和其他精细化工的加氢还原精制过程。

钯炭催化剂是机化合物加氢最常用的催化剂，被广泛应用于石油化工、医药、染料、食品等行业。催化剂的活性、选择性、稳定性、寿命以及再生能力是用来评判催化剂优劣的指标，其主要受载体的性能、催化剂中活性金属的含量和晶粒大小以及活性金属在载体上的分布情况的影响。载体的比表面积、孔结构、表面基团很大程度影响着活性金属在催化剂中的含量、晶粒大小、分散度以及负载的均匀程度和牢固程度，从而影响催化剂的性能。

植物活性炭载体的比表面积很容易达到1500 m²/g，但其中2~3 nm或以下的微孔贡献了大部分的比表面积。金属物种在这些窄孔内集中，降低了分散度，造成催化反应过程中反应物难以接触到部分负载的金属，由此降低了催化活性。因此，在催化剂制备中，活性炭的选择有着十分重要的作用。树脂碳的比表面积大，孔道结构丰富，作为载体来负载贵金属钯，其研究结果非常具有应用意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钯/树脂碳催化剂的制备方法，该催化剂以树脂碳为载体，贵金属钯为活性组分，其质量含量为0.5%~15%。该催化剂对醛或酮的还原、硝基或亚硝基的还原、碳碳或碳氮双键的加氢、碳碳或碳氮三键的加氢、卤代芳香族化合物加氢脱卤素、加氢还原硝酸根离子制羟胺、氢解反应、醛的氧化、松香歧化反应、偶联反应具有优异的催化性能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种钯/树脂碳催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法中采用树脂碳为载体，贵金属钯为活性组分，其中钯质量占总含量的0.5%~15%。

作为本发明的一种改进，所述制备方法包括以下步骤：

1）将树脂碳放入容器中，向容器中加入去离子水，去离子水与树脂碳的质量比为5：1~12：1，向树脂碳中加入去离子水后，在25 ℃的环境下搅拌20 min使其浆化；

2）在搅拌状态下，向浆液中加入浓度为0.1~2.0 mol/L钯化合物水溶液，滴加结束后搅拌0.5~2h；

3）保持搅拌，向步骤（2）中的悬浮液中滴加浓度为1~5 mol/L的碱溶液，滴加速度为10~60 mL/h，调节Ph=8~12；

4）滴加含有还原剂的水溶液，滴加结束后以2-5 ℃/min的升温速率将温度升至60~100 ℃；

5）用冰浴将物料快速冷却至25 ℃以下，然后过滤，用去离子水洗涤，直至滤液中没有氯离子，在60~90 ℃下真空干燥后得到钯/树脂碳碳催化剂。该步骤中选着冰浴将物料快速冷却，首先可以大大缩短还原时间，其次有助于降低钯/树脂碳催化剂的钯纳米粒子的平均粒径。    作为本发明的一种改进，所述步骤2中所述的钯化合物为醋酸钯、硝酸钯、氯钯酸、氯化钯中的任一种或者几种组合。

作为本发明的一种改进，所述步骤3中所述的碱溶液为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠中的任一种或者几种组合。

作为本发明的一种改进，所述步骤4中所述的还原剂为甲酸、甲醛、甲酸钠、硼氢化钠中的任一种或者几种组合。

作为本发明的一种改进，所述步骤2中滴加速度为5 ~60 mL/h。

作为本发明的一种改进，所述步骤4中，滴加还原剂与钯化合物的摩尔比为1:1~3:1，浓度为0.1~0.5 mol/L，滴加速度为20~120 mL/h。

所述钯/树脂碳催化剂在醛或酮的还原、硝基或亚硝基的还原、碳碳或碳氮双键的加氢、碳碳或碳氮三键的加氢、卤代芳香族化合物加氢脱卤素、还原硝酸根离子制羟胺、氢解反应、醛的氧化、松香歧化反应、偶联反应中的应用。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明所制备的树脂碳负载钯催化剂，钯晶粒平均粒径为3.8~4.0 nm，晶粒大小要小于传统的活性炭负载钯催化剂，其对醛或酮的还原、硝基或亚硝基的还原、碳碳不饱和键的加氢、氮氮不饱和键的加氢、加氢脱卤素、氢解反应、醛的氧化、松香歧化反应、偶联反应具更高的催化活性和选择性。