[发明专利]一种高性能的Pd-Zn合金@C/ZnO复合材料的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种高性能的Pd‑Zn合金@C/ZnO复合材料的制备方法及应用。属于纳米材料的合成技术领域，该材料以两步法合成，首先以硝酸钯和氧化锌纳米线为前驱体，去离子水为溶剂，采用沉积沉淀法对ZnO进行Pd的担载，制备出Pd/ZnO复合材料，并采用化学气相沉积法进一步以Pd/ZnO和乙苯为原料合成ZnO负载的纳米石墨烯包覆的PdZn‑合金催化剂(PdZn‑合金@C/ZnO)，并且所制备的PdZn‑合金@C/ZnO复合材料表现出优异的乙炔选择性半加氢性能。

技术领域

本发明涉及一种复合纳米材料，特别涉及一种通过ZnO纳米线负载的Pd-Zn合金同石墨碳层的协同作用，显著提升乙炔选择性加氢性能，在石油化工工艺等方面有着非常广阔应用的复合纳米材料。

背景技术

在烯烃的存在下，乙炔的选择性加氢一直是石油化工工艺的研究课题，例如石脑油的蒸汽裂解，必须从乙烯含量较高的馏分中选择性除去乙炔，以达到对乙烯的技术要求。

目前，关于乙炔选择性加氢的研究越来越多，乙炔加氢作为乙烯工业中的重要反应，可以除去乙烯中混有的微量乙炔，防止聚烯烃生产中的催化剂中毒失活。相对于非Pd基催化剂，负载型Pd催化剂在乙炔选择加氢中表现出优异的催化性能，因而应用较为广泛，但其催化活性和选择性还有待提高。载体和助剂作为负载型催化剂的重要组成部分，对催化剂性能具有显著的影响。

发明内容

本发明的目的是开发高性能的Pd-Zn合金@C/ZnO复合材料，通过Pd/ZnO纳米材料与石墨碳层的协同作用，制备具有优异的乙炔选择性加氢性能的Pd-Zn合金@C/ZnO复合材料。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种高性能的Pd-Zn合金@C/ZnO复合材料，所述的Pd-Zn合金@C/ZnO复合材料是：以氧化锌为载体，在负载的Pd-Zn合金外包覆石墨烯碳层。

一种高性能的Pd-Zn合金@C/ZnO复合材料的制备方法，包括如下步骤：

1)Pd/ZnO的制备，将ZnO分散于去离子水中，再加入Pd(NO₃)₂水溶液和NaCO₃溶液，80℃～100℃搅拌反应1～3小时，过滤，固体物于70℃～90℃下真空干燥后，在180℃～220℃氢气氛围下还原1～3h，得Pd/ZnO；

2)Pd-Zn合金@C/ZnO的制备，两个连通的管式炉，将Pd/ZnO于瓷舟中铺展，放于一个管式炉中，另一管式炉中放入乙苯，将Ar气从装有乙苯的管式炉中通入，气体流速为50～200ml/min，待装有Pd/ZnO的管式炉升温至600～700℃时，将装有乙苯的管式炉升温至130～150℃，反应2～5min，得到最终产物Pd-Zn合金@C/ZnO。

优选的，上述的一种高性能的Pd-Zn合金@C/ZnO复合材料的制备方法，步骤1)中，所述的ZnO通过化学气相沉积法合成，将锌粉研磨后放入瓷盘中，将管式炉升温至700℃-1000℃时通入N₂和O₂，继续升温，在1000℃-1300℃下恒温20-60min后，将装有锌粉的磁盘放入管式炉中，1000℃-1300℃下恒温1-1.5h，冷却至室温，得ZnO。

优选的，上述的一种高性能的Pd-Zn合金@C/ZnO复合材料的制备方法，步骤1)中，按质量比，ZnO：Pd＝50:1。

优选的，上述的一种高性能的Pd-Zn合金@C/ZnO复合材料的制备方法，步骤2)中，按质量比，Pd/ZnO：乙苯＝1:0.8-5。

上述的一种高性能的Pd-Zn合金@C/ZnO复合材料在乙炔选择性加氢反应中的应用。方法如下：将上述的Pd-Zn合金@C/ZnO复合材料与石英砂混合均匀后置于石英管中，将含有乙炔的气体以180,000mL·g^-1·h^-1流速通过石英管，反应温度为100-200℃。