[发明专利]一种低担载量的高效钯铜整体式催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米催化剂技术领域，尤其是涉及一种低担载量的高效钯铜整体式催化剂及其制备方法。

背景技术

PdCl₂-CuCl₂传统Wacker催化剂在乙烯选择氧化制备乙醛的反应中发现和完善，SmidtJ.R.,HafnerW.,JiraR.etal.,Angew.Chem.,1959,71:176-178，但该催化体系腐蚀性强，且催化体系与产物难分离。催化剂固载技术成功的解决了Wacker催化体系的上述缺点，并且固载Wacker催化剂不仅应用于选择性氧化低碳烯烃制醛和酮，还具有高效的CO氧化活性，将Wacker催化剂拓展到环境催化领域。

活性炭、氧化铝、分子筛等与PdCl₂、CuCl₂具有较强的相互作用，有利于活性组分的分散，其担载的Wacker催化剂具有良好的CO氧化活性。但将其放大到整体式蜂窝载体上时，浸渍过程中PdCl₂、CuCl₂在溶剂中扩散速率不同，PdCl₂-CuCl₂在整体式蜂窝载体上分布不均匀，最终导致催化剂活性的下降。因此，为了维持催化剂的良好性能，必须提高贵金属的担载量。

中国专利CN104258875A公开了用于一氧化碳常温催化氧化的整体式催化剂及制备和应用，将PdCl₂-CuCl₂担载于堇青石蜂窝陶瓷载体上，能够在30^oC，空速24000h^-1的条件下，实现了一氧化碳（20ppm）87%的催化转化，但Pd含量高达2.5g/L。中国专利CN104324737A公开了一种整体式常温低浓度一氧化碳催化剂及其制备和应用，利用氧化铋改性活性涂层氧化铝，在一定程度上提高了堇青石陶瓷担载PdCl₂-CuCl₂催化剂活性：在30^oC，空速24000h^-1条件下，一氧化碳（30ppm）转化率为95%，但Pd含量没有降低，依然为2.5g/L。

发明内容

为解决PdCl₂、CuCl₂在整体式蜂窝载体上分布不均，贵金属担载量高等缺点，本发明提供一种制备简单、重复性高的钯铜整体式催化剂及其制备方法。本发明首次采用丙酮作为PdCl₂-CuCl₂活性组分溶剂，使PdCl₂、CuCl₂以共价而非解离的方式分散在溶剂中，然后将涂敷有活性氧化铝的堇青石蜂窝陶瓷浸渍于上述溶液进行活性组分担载。本发明改善了PdCl₂、CuCl₂在整体式催化剂上的分布状况，降低了贵金属Pd的含量。本发明技术未在相关文献和专利中报道过。

一种低担载量的高效钯铜整体式催化剂，其特征在于，所述催化剂的贵金属钯含量低，具体为不高于1.2g/L；催化剂活性高，高空速下30000-10000h^-1对痕量一氧化碳转化率为60-90%。

称取一定量的PdCl₂和CuCl₂于适量丙酮中，超声至溶解，将涂敷有活性氧化铝的堇青石载体浸渍于上述溶液中5-10s，翻转载体再次浸渍5-10s，取出，将多余溶液吹出，室温下静置数小时，50℃烘干，300℃焙烧4h。

Pd理论担载量为1.2g/L，Pd与Cu摩尔比为3:1-1:15，丙酮与载体体积比为1:5。

本发明具有以下优点：

（1）原材料易得，制备简单，重复性好。

（2）活性组分分布均匀，催化剂活性高，成本低等。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

称取0.05gPdCl₂和0.16gCuCl₂于5mL丙酮中，超声至溶解。将涂敷有活性氧化铝的堇青石载体（底面积1cm²，高5cm）浸渍于1mL上述溶液中5-10s，翻转载体再次浸渍5-10s，取出，将多余溶液吹出，室温下静置数小时，50℃烘干，300℃焙烧4h，备用。Pd理论担载量为1.2g/L，Pd与Cu摩尔比为1:3。