[发明专利]一种用于氯乙烯合成的贵金属催化剂的制备方法

说明书

本发明提供了一种用于氯乙烯合成的贵金属催化剂的制备方法，包括以下步骤：（1）活性碳预处理和改性、（2）贵金属前驱体溶液的制备、（3）贵金属催化剂的制备。活性碳通过改性处理后比表面积和孔结构得到了改善，表面的羧基和酮基的含量增加，有利于贵金属前驱体溶液的吸附，提高贵金属的负载量。前驱体溶液中添加了助剂，提高了贵金属溶液的稳定性和均一性，同时通过助剂决定金属负载的形式进而形成一个稳定的协同体系。试验结果得出，以氯化金作为反应物制备的碳载催化剂催化乙炔和氯化氢合成氯乙烯的转化率达到99%以上，催化效果良好，同时具有环境保护可回收的优点，可以全面代替了目前广泛使用的汞碳催化剂，适于氯乙烯的生产。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，具体涉及一种用于氯乙烯合成的贵金属催化剂的制备方法。

背景技术

我国是全球最大的聚氯乙烯（PVC）产地；其中煤制气路线（乙烯法）是主要的工艺方法；目前由乙炔和氯化氢合成氯乙烯使用的催化剂为汞载碳催化剂；该催化剂和工艺路线反应条件相对不苛刻，转化率相对较高，因此广泛使用。但是汞具有很高的毒性，在使用过程中，对环境对人都有很大的危害；2013年1月19日，联合国环境规划署通过了旨在全球范围内控制和减少汞排放的国际公约《水俣公约》，就具体限排范围做出详细规定，以减少汞对环境和人类健康造成的损害。我国自2016年4月加入《水俣公约》并于2017年8月16日生效；公约要求缔约国自2020年起，禁止生产及进出口含汞产品。现今国内汞资源的严重匮乏，加之国际社会对汞资源的限制开采、限制出口等政策也使得含汞催化剂面临着前所未有的困境，因此迫切需要一种汞载碳催化剂的替代催化剂，具有十分重大的理论和现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于氯乙烯合成的贵金属催化剂的制备方法，以解决现有汞载碳催化剂存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于氯乙烯合成的贵金属催化剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）活性炭预处理：首先将活性炭用去离子水超声清洗2-3次，最后一次清洗后通过离心去除上清，收集清洗后的活性炭并将其放入烘箱中烘干，得到活性炭粉体；

（2）活性炭碱改性：向步骤（1）预处理后的活性炭中加入质量浓度为1-10%的NaOH溶液，在35-60℃的水浴温度下搅拌反应1-2h，待反应体系降至室温后，将其用去离子水进行抽滤洗涤，直至最后一次洗涤后的溶液pH为中性；

（3）活性炭酸改性：向步骤（2）碱处理后的活性炭中加入质量浓度为10-20%的HNO₃溶液，在40-70℃的水浴温度下搅拌反应0.5-2h，待反应体系降至室温后，将其用去离子水进行抽滤洗涤，直至最后一次洗涤后的溶液pH为中性；将洗涤后的活性炭放入烘箱中烘干；

（4）偶联剂活化：向步骤（3）制得的活性炭中加入8-15倍重量份的偶联剂，在100-120℃的温度下搅拌回流反应2-4h，待反应产物降至室温后，将产物混合物通过抽滤进行分离收集滤饼，将滤饼在50-70℃的条件下进行真空干燥3-5h，得到活化改性后的活性炭；

所述偶联剂的制备方法为：将苯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷与邻苯二甲酸进行混合，加入5-10倍重量的乙酸乙酯溶液后在300-800r/min的转速下搅拌30-60min，然后向上述混合液中缓慢加入0.1-1重量份的硬脂酸继续搅拌20-60min，即得偶联剂；

（5）贵金属前驱体溶液的制备：

称取贵金属化合物，将其用乙醇溶解成1-5M的浓度，在搅拌的状态下向贵金属化合物溶液中加入0.3-1重量份的聚乙烯吡咯烷酮、0.3-1重量份的PEG（聚乙二醇），继续搅拌20-40min得贵金属前驱体溶液，所述贵金属化合物为氯化金或氯金酸；

（6）贵金属催化剂的制备：