一种负载贵金属催化剂、制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种负载贵金属催化剂、制备方法及其应用，步骤为：a)将载体固定在装有去离子水的反应容器液面以下，温度稳定后，在容器底部开始剧烈搅拌，同时，匀速加入调节为中性的含贵金属的水溶液；反应结束，取出载体；b)取出的载体用清洗、干燥，即得负载贵金属催化剂。与现有技术相比，本发明专利技术制备的贵金属分散度高、催化性能稳定、贵金属流失小。并可以根据不同反应设备和反应类型的需求制备出不同组分和不同贵金属负载量催化剂，操作灵活且易于控制，适用于气/液相及水相/非水相反应体系。反应结束后易于同产物分离。

【技术实现步骤摘要】
一种负载贵金属催化剂、制备方法及其应用
本专利技术涉及催化剂制备领域，具体涉及关于是一种负载贵金属催化剂、制备方法及其应用。
技术介绍
贵金属作为一种有效的催化剂具有稳定性好、催化活性强、效率高、反应条件温和等优点。作为催化剂的活性组分贵金属已在工业催化中得到广泛的应用。目前，贵金属作为催化剂材料很少单独使用，大多是负载在其他材料上使用，如碳材料、氧化物、高分子材料等。这些载体材料由于具有适宜孔径、特殊的结构和电子性能，有利于增加催化剂的比表面积，形成合适的空岛结构，改变贵金属表面的电子性质，并能为催化剂提供一定的宏观立体结构和机械强度，便于使用和回收。同时部分载体也具有一定的助催化功能，增强贵金属的催化活性和选择性，所以同一种贵金属负载在不同的载体上，在同一催化性能上会有很大的差异。所以催化剂载体的引入能更好的发挥贵金属催化性能。目前制备负载型贵金属催化剂的方式很多，有溶胶凝胶法、沉积沉淀法、浸渍法、有机化学气相沉积法和离子交换法等。这些方法都能制备出性能良好的负载型贵金属催化剂，但也存在很多问题。如沉积沉淀有的工艺价位复杂，溶胶凝胶法原料成本较高，浸渍法往往分散性较差。他们还有一些缺陷就是贵金属和负载材料之间往往只是依靠物理吸附在一起，这使得它们之间的作用力较小，在使用过程中，贵金属颗粒会很容易发生聚集、流失而使得其催化活性大大降低，这就导致不仅降低了催化剂的循环使用性，增加使用成本，而且对催化产品品质也有一定的影响。同时在催化剂的制备过程中会有部分的贵金属会被载体所覆盖，降低了催化剂有效活性和贵金属利用率。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种负载贵金属催化剂及其制备方法，通过原位置换的方式制备网状/泡沫状金属负载贵金属催化剂，制备的催化剂贵金属分散度高、催化性能稳定、贵金属流失小。本专利技术另一目的在于提供一种负载贵金属催化剂作为催化剂的应用，尤其是在催化肉桂醛转化的应用。本专利技术具体技术方案如下：一种负载贵金属催化剂的制备方法，包括以下步骤：a)将载体固定在装有去离子水的反应容器液面以下，温度稳定后，进行搅拌，同时，在搅拌条件下匀速加入调节为中性的含贵金属离子的水溶液；保温保持搅拌，至反应结束，取出载体；b)取出的载体经清洗、干燥，即得负载贵金属催化剂。步骤a)中所述载体选自金属网或泡沫金属；进一步的，步骤a)中所述载体选自镍网、泡沫镍、钴网、泡沫钴、铜网、泡沫铜、铁网或泡沫铁任意一种。步骤a)中所述温度稳定是指反应容器中体系的温度调控在10-60℃。步骤a)中所述搅拌是指以800转/分钟进行搅拌。步骤a)中所述匀速加入速度为1mL/min。步骤a)中所述调节为中性的含贵金属离子的水溶液是指：将含贵金属离子的水溶液用0.0001moL/L盐酸或0.0001moL/L氢氧化钠溶液调节至中性pH＝7.0。步骤a)中所述含贵金属离子的水溶液选自氯金酸水溶液、氯铂酸水溶液、氯钯酸水溶液、氯铂酸钾水溶液、氯钯酸钾水溶液、氯化铑水溶液或氯化钌水溶液任一种或几种。步骤a)中所述保温保持搅拌时间为3-4h。步骤a)中所述调节为中性的含贵金属离子的水溶液中贵金属离子浓度为0.0001-0.1moL/L。本专利技术提供的一种负载贵金属催化剂作为催化剂，采用上述方法制备得到。本专利技术提供的一种负载贵金属催化剂作为催化剂的应用，尤其是在催化肉桂醛转化的应用。对肉桂醛催化转化率高达99％。本专利技术通过原位置换的方式制备网状/泡沫状金属负载贵金属催化剂的方法，在本方法中通过剧烈搅拌有助于贵金属在载体表面的均匀分散，温度的稳调控和稳定有利于反应速度的控制，pH值的调节可以减少溶液酸碱度对载体的影响。所以本方法制备的催化剂是一种贵金属分散度高、催化性能稳定、贵金属流失小的负载型型催化剂。此方法尤其适合贵金属利用率高、含量低的贵金属催化剂的制取。并可以根据不同反应设备和反应类型的需求制备出不同组分和不同贵金属负载量催化剂，操作灵活且易于控制，适用于气/液相及水相/非水相反应体系；反应结束后易于同产物分离。由于贵金属主要负载到载体的表面，故贵金属暴露面比较大，参与反应机会多，贵金属利用率高。同时由于贵金属取代载体表面的金属原子，使得贵金属原子与载体之间会形成金属键，作用力比普通物理吸附强，所以更能保证贵金属在载体表面稳定存在，不易团聚和流失。而载体特殊的三维立体网状结构，使反应物能顺利的在载体体内扩散流动，该结构能很好的用于管式反应器中。具体实施方式实施例1一种负载贵金属催化剂的制备方法，包括以下步骤：a)利用0.0001moL/L氢氧化钠溶液将10mL的0.005moL/L氯钯酸水溶液的pH值调节到中性，用去离子水稀释到50mL，待用；在装有50mL去离子水反应容器中，将2.6g泡沫镍固定于去离子水液面以下，将反应容器内去离子水的温度调控在稳定的40℃，将反应容器置于磁力搅拌器上，以800转/分钟开始剧烈搅拌，同时用电动注射泵以1mL/min的速度将氯钯酸水溶液加入到剧烈搅拌的反应体系中，滴加完成后保温继续搅拌反应4h。待反应完成后，取出制备好的泡沫镍负载钯催化剂；b)将制备的泡沫镍负载钯催化剂用10％乙醇溶液清洗2-3次，最后用去离子水洗涤一次，在60℃真空环境中干燥4h，即得。催化剂的性能测试方式如下:将0.2g上述制备好的泡沫镍负载钯催化剂裁剪成颗粒状置于催化加氢反应釜中，并向反应釜中加入15ml去离子水和1mmol的肉桂醛，排出反应釜内空气，并向反应釜中通入1MPa压力的氢气。在搅拌条件下使反应釜升温，在60℃条件下搅拌反应5h。反应完成后，降温并排出反应釜内气体，将反应液取出用3mL乙酸丁酯进行重复萃取3次，将三次萃取的溶剂混合，利用气相色谱对反应物和产物进行分析。分析结果如下表1：表2：项目肉桂醛转化率肉桂醇产率苯丙醇产率百分比/％＞99％89％10％实施例2一种负载贵金属催化剂的制备方法，包括以下步骤：a)用0.0001moL/L的盐酸溶液将10mL的含有0.0025moL/L氯钯酸钾和0.0025moL/L氯铂酸钾的混合溶液的pH值调节到中性，将该中性混合溶液用去离子水稀释到50mL，备用；在装有50mL的去离子水反应容器中，将2.5g泡沫镍固定于去离子水液面以下，将反应容器内去离子水的温度调控在稳定的50℃，并置于磁力搅拌器上，以800转/分钟开始剧烈搅拌。同时，以1mL/min的速度将上述制备的中性的氯钯酸钾和氯铂酸钾混合溶液加入到剧烈搅拌的反应体系中，滴加完成后保温继续搅拌反应3h。待反应完成后，取出泡沫镍负载钯和铂催化剂。b)将该催化剂用10％乙醇溶液清洗2-3次，最后用去离子水洗涤一次，在50℃真空环境中干燥4h。催化剂的性能测试方式如下:将0.2g泡沫镍负载钯和铂的催化剂裁剪成合适形状固定于催化加氢反应釜中。并向反应釜中加入15ml去离子水和1mmol的肉桂醛，保证催化剂在反应溶液的液面以下。排出反应釜内空气，并向反应釜中通入1MPa压力的氢气。在搅拌条件下为反应釜升温，在50℃条件下搅拌反应4h。在反应完成降温后，排出反应釜内气体，将反应液取出用3mL乙酸丁酯进行重复萃取3次，将三次萃取的溶剂混合，利用气相色谱对反应物和产物进行分析。分析结果如下表2：表2：项目肉桂醛转化率肉桂醇产率苯丙醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负载贵金属催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：a)将载体固定在装有去离子水的反应容器液面以下，温度稳定后，进行搅拌，同时，在搅拌条件下匀速加入调节为中性的含贵金属离子的水溶液；保温保持搅拌，至反应结束，取出载体；b)取出的载体经清洗、干燥，即得负载贵金属催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种负载贵金属催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：a)将载体固定在装有去离子水的反应容器液面以下，温度稳定后，进行搅拌，同时，在搅拌条件下匀速加入调节为中性的含贵金属离子的水溶液；保温保持搅拌，至反应结束，取出载体；b)取出的载体经清洗、干燥，即得负载贵金属催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述载体选自金属网或泡沫金属。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述载体选自镍网、泡沫镍、钴网、泡沫钴、铜网、泡沫铜、铁网或泡沫铁任意一种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述温度稳定是指反应容器中体系的温度调控在10-60℃。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述调节为中性的含...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔治清，毕挺，丁倩，
申请(专利权)人：安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34