[发明专利]用于乙烯环氧化的负载型银基多组分纳米催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了用于乙烯环氧化的负载型银基多组分纳米催化剂的制备方法，包括如下步骤：将Ti金属片分别使用硝酸溶液、丙酮溶液、无水乙醇和去离子水在超声下预处理；将晶种前驱体加入水中配置成晶种前驱体胶体，将晶种前驱体胶体均匀涂抹在Ti金属片表面，煅烧，得到处理好的Ti金属片；将Ag前驱体溶液和各种助剂前驱体溶液加入到含有表面活性剂的ZnO前驱体溶液中，将Ti金属片浸入前述溶液后反应；得到催化剂中间体；去离子水冲洗，烘干，在惰性气氛下煅烧，冷却后即得产品。本发明方法采用全新的ZnO纳米柱阵列作为载体来负载Ag纳米颗粒，这种载体具有规律的形貌和较大的表面积，能够较好且均匀的负载Ag纳米颗粒及其他助剂。

技术领域

本发明涉及催化剂制备领域，具体涉及一种用于乙烯环氧化的负载型银基多组分纳米催化剂的制备方法。

背景技术

环氧乙烷是一种重要的化工原料，在石油化学工业中扮演着重要的角色。环氧乙烷在化学工业和医疗领域都有着广泛的用途。据了解，有70％的环氧乙烷被转化成了乙二醇，乙二醇能够进一步转化为发动机防冻液、塑料和聚酯纤维等。在一系列金属催化剂当中，用于乙烯环氧化最有效的催化剂就是Ag基纳米催化剂。通常，Ag基纳米催化剂会负载在氧化物上，最常使用的是α-Al₂O₃载体。截止到2017年，在全球范围内每年生产环氧乙烷超过27兆吨。目前，人们越来越多的把目光投向提升乙烯环氧化制备环氧乙烷的选择性和催化剂的活性上。由于Ag纳米颗粒在载体上所分布的粒径大小对反应的选择性和活性影响很大，因此，制备出合适粒径大小的Ag纳米颗粒至关重要。

环氧乙烷的常规制备方法分为氯醇法和氧化法。氯醇法是指，以乙醇为原料，经过氯醇法生产环氧乙烷。氯醇法可以分为两个步骤，第一步为将乙烯和氯气通入水中，生成2-氯乙醇；第二步用碱(常用石灰乳)与2-氯乙醇进行反应，生成环氧乙烷。但是氯醇法因为其生产规模小、乙烯单耗较高、污染严重，已经渐渐被停止使用。第二种生产环氧乙烷的方法为氧化法。氧化法是指使用空气或体积比浓度大于95％的氧气进行乙烯的氧化。目前阶段，使用氧气进行乙烯的氧化制备环氧乙烷是工业生产装置最主要的方法，Ag基催化剂则为是有效的催化剂之一。目前的Ag基催化剂的制备方法缺陷在于：载体的形貌不规律，表面积较小，不能够较好且均匀的负载Ag纳米颗粒及其他助剂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于乙烯环氧化的负载型银基多组分纳米催化剂的制备方法；该方法采用全新的ZnO纳米柱阵列作为载体来负载Ag纳米颗粒，这种全新的载体具有规律的形貌和较大的表面积，能够较好且均匀的负载Ag纳米颗粒及其他助剂；本发明方法便捷简单，降低了高校实验室开发工业催化剂的成本和难度。

为解决上述第一个技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于乙烯环氧化的负载型银基多组分纳米催化剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将Ti金属片分别使用硝酸溶液、丙酮溶液、无水乙醇和去离子水在超声下预处理；

2)将晶种前驱体加入水中配置成晶种前驱体胶体，使用注射器将晶种前驱体胶体均匀涂抹在Ti金属片表面，然后将Ti金属片在空气下煅烧，得到处理好的Ti金属片；

3)配置Ag前驱体溶液、各种助剂前驱体溶液和含有表面活性剂的ZnO前驱体溶液；配置完毕后，将Ag前驱体溶液和各种助剂前驱体溶液加入到含有表面活性剂的ZnO前驱体溶液中，搅拌均匀后置于反应釜中；将处理好的Ti金属片的涂有晶种一面朝下放置到反应釜中反应；反应后的Ti金属片用去离子水洗涤干净，然后置于烘箱中烘干，得到催化剂中间体；

4)使用去离子水冲洗催化剂中间体表面的残留物质，在真空烘箱中烘干后取出，然后置于管式炉中，在惰性气氛下煅烧，冷却后即得产品。

优选地，步骤1)中，所述金属Ti片长宽厚为2.5-3.5cm×1.5-2.5cm×0.03-0.08mm。