[发明专利]一种稀土掺杂的球形氧化铝Pd基催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种稀土掺杂的球形氧化铝Pd基催化剂，其特征是该催化剂的化学组成表示为Pd/X-Al₂O₃，其中X代表稀土元素钇、镧、铕中的一种或两种；X-Al₂O₃为稀土掺杂的球形氧化铝载体，稀土元素在氧化铝内部及表面高度分散，稀土元素质量分数为0.1～15％；载体尺寸为20～200μm或0.5～5.0mm；堆密度为0.2～0.8g/cm³，孔容为0.2～1.0cm³/g，孔径为3～30nm；压碎强度为30～90N；催化剂中Pd的质量分数为0.05～2％。

2.一种制备权利要求1所述的稀土掺杂的球形氧化铝Pd基催化剂的方法，其特征是包含以下步骤：

A.制备稀土掺杂的铝溶胶

将稀土源与粒度1～200μm的铝粉共同加入到10～25wt％的稀盐酸溶液中，在90～100℃下溶解并均匀混合制备稀土掺杂的铝溶胶，铝溶胶中铝含量为5～20wt％，Al/Cl的质量比为0.5～2.5，稀土源的添加量按最终得到的稀土掺杂的氧化铝中稀土元素的质量分数为0.1～15wt％，且该铝溶胶的pH为2～4；

所述稀土源为钇、镧、铕的氢氧化物或其可溶性盐中的一种或多种。

B.制备稀土掺杂的球形氧化铝载体：

在温度0～10℃下，将步骤A中制得的稀土掺杂的铝溶胶与有机胺按照NH⁺：Al³⁺的摩尔比为0.2～0.5充分混合制备成型液，将成型液用分散器滴入60～100℃的成型油中形成小球，将小球与油分离，于110～170℃的老化釜中老化4～12小时；老化后的小球经过洗涤，在60～120℃干燥4～12小时，600～1000℃焙烧4～8小时得到稀土掺杂的球形氧化铝，表示为X-Al₂O₃，X代表稀土元素钇、镧、铕中的一种或两种，稀土元素在氧化铝中以单原子的形式高度分散；

所述有机胺为六次甲基四胺、尿素中的一种或两种，所述成型油为真空泵油、食用油或石蜡油；

所述分散器为液滴式分散滴头或高速气动雾化器，其中分散滴头用于制备粒径为0.5～5.0mm的球形氧化铝载体，雾化器用于制备20～200μm的微米级球形氧化铝载体；

C.负载Pd

将步骤B制备的球形X-Al₂O₃载体浸入钯浸渍液中充分混合，其中钯浸渍液的浓度为0.005～0.05mol/L，钯浸渍液的加入量按照最终催化剂中Pd的质量分数为0.05～2％计量；浸渍2～5小时，滤去上清液；再加入表面活性剂和还原液，用氮气将容器中的空气排净并密封，于20～90℃下还原1～10小时，用水洗涤、干燥，在200～700℃焙烧1～10小时得到Pd负载量为0.05～2％的Pd/X-Al₂O₃催化剂；

所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠中的一种或多种，质量按Pd质量的15～30倍确定；

所述还原液为还原剂与水的混合溶液，所述还原剂为乙醇、乙二醇、甲醛、水合肼中的一种或多种，还原剂的加入量按催化剂中Pd摩尔数的30～100倍确定；还原液中水的质量为球形Al₂O₃质量的1～2倍；再用碱溶液将还原液pH调至9～12；所述碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾或氨水中的一种，浓度为0.1mol/L。

3.根据权利要求2所述的稀土掺杂的球形氧化铝Pd基催化剂的制备方法，其特征是，所述稀土源为Y(NO₃)₃·6H₂O、La(NO₃)₃·6H₂O、Eu(NO₃)₃·6H₂O中的一种或两种。

4.一种根据权利要求1所述的稀土掺杂的球形氧化铝Pd基催化剂的应用，该催化剂适用于蒽醌加氢制备过氧化氢反应，适合用于固定床工艺或流化床工艺。