[发明专利]一种负载型金属催化剂的环境友好的制备方法

说明书

本发明公开了一种负载型金属催化剂的环境友好制备方法，以金属碳酸盐、金属氧化物、金属氢氧化物或者金属羧酸盐等非硝酸盐为金属或载体前驱体，添加碳原子数大于二的有机羧酸，与载体在球磨机中研磨，然后再热处理、还原(可根据反应需要决定是否需要该步骤)即可得到高分散负载型催化剂。该方法主要原理是利用机械能将各种物料在微米级甚至是纳米水平上均匀混合，有机酸在研磨或热后处理过程中与金属前驱体反应并与载体发生相互作用，在热处理过程中低熔点羧酸金属盐在载体表面自发散，在空气气氛中焙烧时释放出无毒无害物质二氧化碳和水，得到高分散负载型催化剂。该催化剂制备方法的主要特点是无溶剂，环境友好、金属分散度高以及催化活性好。

技术领域

本发明涉及催化剂加工技术领域，具体涉及一种负载型金属催化剂的环境友好的制备方法。

背景技术

众所周知，催化剂是化工生产中的核心，负载金属催化剂的常用传统浸渍法制备过程使用水或有机液体作为催化剂前驱盐的溶剂，在热处理过程中排放氮氧化物等有毒有害的废气；另外一种经典制备方法是共沉淀法，该方法不仅操作复杂，而且环境不友好，排放富含重金属、含硝酸根以及含酸、碱废水或有机溶剂，严重污染环境。负载型金属催化剂的活性与活性金属的分散度密切相关，一般说来金属分散度越高活性越高。因此，发明环境友好、高活性的催化剂制备方法具有重要的经济与社会效益。

J.C.Kenvin等(J.C.Kenvin,et al,Journal of Catalysis,1992，135，81-91.)和X.Y.Quek等(X.-Y.Quek,et al,Applied Catalysis B:Evironmental,2010，95，374-382.)以乙酰丙酮盐为前驱体制备负载型铜、镍催化剂，得到均匀分布的负载型纳米金属催化剂。但上述方法使用的镍前驱体的水溶性差，需要使用甲苯等有毒有害有机试剂。K.P.D.Jong课题组利用在气体一氧化氮气氛下焙烧负载型的金属催化剂，可以使负载在二氧化硅载体上的金属颗粒呈纳米尺寸均匀分散(P.Munnik,et al,Journal of Physical ChemistryC,2011，115，14698-14706.)，但该方法使用的是有毒有害气体而难进行工业放大化。L.Y.Mo等(a:Liuye Mo,et al.，International Journal of Hydrogen Energy,2018,43:15891-15897.b:Liuye Mo et al.，International Journal of Hydrogen Energy,2015，40，13388-13398；c:Liuye Mo et al.，Catalysis Science&Technology,2014,4,2107–2114；d:Liuye Mo et al.，Journal of Materials Chemistry A 2014,2,7837-7844)报道了原位自组装核壳结构法制备的高分散负载镍和铜催化剂Ni/SiO₂、Ni-La₂O₃/SiO₂、Cu/SiO₂以及Cu/CeO₂/SiO₂催化剂，但该方法在高温处理到时候由于硝酸盐与加入的有机酸发生剧烈的反应容易发生剧烈爆炸而难以工业化。S.F.He等(S.F.He,et al.,InternationalJournal of Hydrogen Energy,2009,34,839-843.)以柠檬酸镍为前驱体，经过焙烧、还原等步骤后制得金属镍负载在二氧化硅多孔材料上得到负载型催化剂，该催化剂制备方法在焙烧过程中只产生二氧化碳和水，没有有毒有害废气或者废水排放，然而该方法使用非二氧化硅基载体时，柠檬酸镍的水溶性差而导致镍的负载量难以提高且镍在载体上的分散度尚不能令人满意。