[发明专利]一种高效乙炔氢氯化反应触媒的制备方法及用途

说明书

本发明公开一种高效乙炔氢氯化反应触媒的制备方法及用途，属于纳米催化剂合成领域，制备方法分为三个步骤，首先使用Zn(NO₃)₂甲醇溶液和2‑甲基咪唑甲醇溶液反应制备出ZIF‑8模板材料，随后通过煅烧洗涤过程获得微孔碳。最后将微孔碳、碳纳米管和石墨烯浸渍到配置的以氯金酸、氯化铜、氯化钴和氯化镧为活性组分的溶液中，烘干得到催化剂。所得催化剂具有复合型多级结构和较大的比表面积，载体中金属的分散效果更好，金属盐利用率高，成本合理。本发明开发了一种新型无汞催化剂并提出制备技术，将该催化剂应用于乙炔氢氯化制备氯乙烯的反应中，具有良好的催化活性和选择性。

技术领域

本发明属于纳米催化剂合成领域，具体涉及一种高效乙炔氢氯化反应触媒的方法及应用。

背景技术

聚氯乙烯(PVC)是工程应用中使用最广泛的五种塑料之一，氯乙烯单体(VCM)用于聚乙烯氯化物(PVC)合成的主要方法是乙炔氢氯化和乙烯氧氯化法。乙炔氢氯化主要在煤炭资源丰富的地区使用，在我国占据主导地位，但是氯化汞作为催化剂的大量使用，导致了汞资源的资源短缺，并且活性炭的机械强度低，容易粉碎，而且汞作为剧毒物质，会对工人和环境造成严重伤害。因此，新型非汞催化剂是该领域的热门研究课题。

经过科研人员对20多种金属盐进行研究测试发现初始活性的顺序为Pd(II)Hg(II)Cu(II)，Cu(I)Ag(I)，催化剂的活性与阳离子的标准电极电位相关。随后，同一位研究人员研究了活性炭的使用，发现贵金属金在乙炔氢氯化反应中具有很高的活性，初始活性比其他催化剂高，包括HgCl₂催化剂，并且一些金属的掺杂(Cu、Sn、Ni、La和Co等)可以抑制碳沉积和金的化合价变化，以提高催化剂的稳定性。因此，开发新型的催化剂载体，探索一种有效的方法来稳定活性金属盐是本领域的重点问题。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术中存在的不足，提供了一种高效乙炔氢氯化反应触媒的方法。其制备工艺简单，环保，成本较低。解决了现有制备方法中载体催化剂对金属盐吸附效率低的问题，且所制备的催化材料具有比较高的催化性能以及比较高的稳定性。

本发明涉及的高效乙炔氢氯化反应触媒的具体技术方案如下。

一种高效乙炔氢氯化反应触媒的制备方法，粒子为纳米材料粒径50～1000纳米，具有多级复合纳米微结构，通过以下步骤制得：

a.首先在常温下，配置Zn(NO₃)₂甲醇溶液(0.05-1mol L^-1)和2-甲基咪唑(MeIM)甲醇溶液(0.05-1mol L^-1)。

b.取250mL的Zn(NO₃)₂甲醇溶液滴加到250mL 2-甲基咪唑(MeIM)甲醇溶液中，室温下磁力搅拌3小时。反应结束后离心(11000rpm，1分钟)沉淀出ZIF-8纳米立方体。

c.将所制备的ZIF-8纳米立方体氮气保护下高温加热，10℃min^-1升温到800-1000℃，加热2小时得到微孔碳。

d.配置活性组分的溶液，活性组分为四组分的混合物，氯金酸、氯化铜、氯化钴和氯化镧。微孔碳和不同规格的石墨烯以及碳纳米管浸渍到混合溶液中超声分散10℃min^-1升温到100℃，搅拌5小时。氯金酸与所述载体的重量比为0.05～5％，氯化铜与所述载体的重量比为0.05～10％，、氯化钴与所述载体的重量比为0.05～10％，和氯化镧与所述载体的重量比为0.05～5％，石墨烯所述载体的重量比为0.01～1％，碳纳米管所述载体的重量比为0.1～2％。