一种用于芳香腈氢化合成芳香伯胺的催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种用于芳香腈氢化合成芳香伯胺的催化剂，该催化剂由活性炭载体以及负载在活性炭载体上的活性组分组成，所述活性组分为Ru和Ni，所述催化剂中Ru的质量百分含量为1％～10％，Ni的质量百分含量为0.5％～10％。本发明专利技术还提供了一种制备该催化剂的方法。本发明专利技术通过利用醇水混合溶剂的保护与分散作用，使还原后的Ru充分分散于载体表面，Ru粒径在2nm～8nm范围内，并引入助金属Ni与贵金属Ru形成电子效应，提高了催化剂的活性以及芳香伯胺的选择性，且反应结束后，催化剂容易分离。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于催化剂制备
，具体涉及一种用于芳香腈氢化合成芳香伯胺的催化剂及其制备方法。
技术介绍
芳香胺是广泛应用的大宗化学品，也是医药、农药、燃料等多种化学品的重要原料和中间体，利用氨基在分子中进行官能团转化也是有机合成的重要方法和获得芳香胺类衍生物的重要手段。芳香腈在催化剂的作用下氢化还原是制备芳香胺主要方法之一。工业生产上主要以RaneyNi、RaneyCo为催化剂催化芳香腈氢化制备芳香胺，采用间歇式高压反应釜。但此类催化剂存在以下缺点：Raney型催化剂制备过程中需要进行抽铝活化，此过程对环境造成严重污染，催化剂易在反应中粉化而失活，反应过程需添加碱性抑制剂提高伯胺收率，抑制剂的加入极大的影响了产品的品质。目前，关于芳香腈氢化催化剂的研究主要集中在Raney型催化剂的改性上，如专利文献CN10150757.0，JP54-418，CN101955432A公开了以Fe、Cr、Cu等改性的RaneyNi为催化剂。然而，对于多键催化活性非常优异的Ru、Ni双金属催化剂却鲜有报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种用于芳香腈氢化合成芳香伯胺的催化剂。该催化剂中，贵金属Ru充分分散于活性炭载体表面，Ru粒径在2nm～8nm范围内，并引入助金属Ni与贵金属Ru形成电子效应，提高了催化剂的活性以及芳香伯胺的选择性，且反应结束后，催化剂容易分离。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种用于芳香腈氢化合成芳香伯胺的催化剂，其特征在于，该催化剂由活性炭载体以及负载在活性炭载体上的活性组分组成，所述活性组分为Ru和Ni，所述催化剂中Ru的质量百分含量为1％～10％，Ni的质量百分含量为0.5％～10％。上述的一种用于芳香腈氢化合成芳香伯胺的催化剂，其特征在于，所述催化剂中Ru的质量百分含量为3％～5％，Ni的质量百分含量为0.5％～5％。另外，本专利技术还提供了一种制备上述催化剂的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将活性炭载体置于硝酸溶液中加热回流0.5h～24h，固液分离后得到酸化学处理后的活性炭载体，然后采用纯水对酸化学处理后的活性炭载体进行洗涤，之后将洗涤后的活性炭载体置于烘箱中烘干；步骤二、分别配制Ru的盐溶液和Ni的盐溶液，然后将Ru的盐溶液和Ni的盐溶液的pH值均调节为2～4；步骤三、采用添加有表面活性剂的纯水对步骤一中烘干的活性炭载体进行打浆，得到浆液，然后将步骤二中调节pH值后的Ru的盐溶液和Ni的盐溶液加入到浆液中，在温度为50℃～80℃的条件下搅拌2h～12h，得到混合溶液；步骤四、对步骤四中所述混合溶液进行过滤，取固体截留物，然后将所述固体截留物与醇水混合液混合均匀后置于高压反应釜中进行还原处理，得到反应物料；所述还原处理所采用的还原剂为氢气，所述还原处理的温度为150℃～200℃，所述还原处理的压力为2MPa～10MPa，所述还原处理的时间为0.5h～3h；步骤五、对步骤四中所述反应物料依次进行过滤、洗涤和烘干处理，最终得到用于芳香腈氢化合成芳香伯胺的催化剂。上述的方法，其特征在于，步骤一中所述活性炭载体的平均粒度为25μm～48μm，所述活性炭载体的比表面积为1200m2/g～2000m2/g。上述的方法，其特征在于，步骤一中所述硝酸溶液的质量百分比浓度为5％～30％。上述的方法，其特征在于，步骤二中所述Ru的盐溶液为氯化钌，所述Ni的盐溶液为硝酸镍。上述的方法，其特征在于，步骤三中所述浆液中活性炭载体的浓度为60g/L～70g/L，表面活性剂的浓度为0.05g/L～0.1g/L。上述的方法，其特征在于，步骤三中所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠或聚乙烯吡咯烷酮。上述的方法，其特征在于，步骤四中所述醇水混合液为甲醇、乙醇、异丙醇和乙二醇中的任意一种与水按体积比(0.2～5)∶1均匀混合而成的混合溶液。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：(1)、本专利技术采用对多健催化活性高、对芳香伯胺选择性好的Ru作为活性主组分，使用后的金属Ru可回收。(2)、本专利技术使用Ni作为反应的助组分，在本专利技术方法下Ni与主金属Ru相互之间产生电子效应，影响并提高催化剂的活性与选择性。(3)、本专利技术中，作为催化剂还原用的醇水混合溶剂，能够在还原过程中起到保护与分散金属组分与载体之间的相互作用，使金属组分充分分散在载体表面，Ru的粒径在2nm～8nm之间。(4)、本专利技术催化剂适用于芳香腈氢化合成芳香伯胺，芳香腈氢化反应条件温和，无需加入抑制剂，转化率高，芳香伯胺选择性高，产品品质好，且催化剂经分离可循环使用。下面结合实施例对本专利技术作进一步详细说明。具体实施方式实施例1本实施例用于芳香腈氢化合成芳香伯胺的催化剂，由活性炭载体以及负载在活性炭载体上的活性组分组成，所述活性组分为Ru和Ni，所述催化剂中Ru的质量百分含量为5％，Ni的质量百分含量为1％。本实施例制备该催化剂的方法包括以下步骤：步骤一、将活性炭载体置于质量百分比浓度为10％的硝酸溶液中加热回流2h，固液分离后得到酸化学处理后的活性炭载体，然后采用纯水对酸化学处理后的活性炭载体进行洗涤，之后将洗涤后的活性炭载体置于烘箱中烘干；所述活性炭载体的平均粒度为30μm，所述活性炭载体的比表面积为1500m2/g；步骤二、分别配制Ru的盐溶液和Ni的盐溶液，然后将Ru的盐溶液和Ni的盐溶液的pH值均调节为2.5；所述Ru的盐溶液为氯化钌，所述Ni的盐溶液为硝酸镍；步骤三、采用添加有表面活性剂的纯水对步骤一中烘干的活性炭载体进行打浆，得到浆液，然后将步骤二中调节pH值后的Ru的盐溶液和Ni的盐溶液加入到浆液中，在温度为60℃的条件下搅拌6h，得到混合溶液；所述浆液中活性炭载体的浓度为66g/L，表面活性剂的浓度为0.06g/L；所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠；步骤四、对步骤四中所述混合溶液进行过滤，取固体截留物，然后将固体截留物与醇水混合液混合均匀后置于高压反应釜中进行还原处理，得到反应物料；所述醇水混合液为甲醇、乙醇、异丙醇和乙二醇中的任意一种与水按体积比1∶1均匀混合而成的混合溶液；所述还原处理所采用的还原剂为氢气，所述还原处理的温度为150℃，所述还原处理的压力为4MPa，所述还原处理的时间为2h；步骤五、对步骤四中所述反应物料依次进行过滤、洗涤和烘干处理，最终得到用于芳香腈氢化合成芳香伯胺的催化剂。对本实施例催化剂用于芳香腈氢化合成芳香伯胺的催化转化过程，具体操作为：取本实施例催化剂0.5g、20mL苯甲腈和100mL甲苯置于高压反应釜中，在温度为100℃、气氛为2MPaH2、转速为900r/min的条件下搅拌1h。对反应产物进行GC-MS检测，测得：苯甲腈转化率100％，苯甲胺选择性为98.9％。实施例2本实施例用于芳香腈氢化合成芳香伯胺的催化剂，由活性炭载体以及负载在活性炭载体上的活性组分组成，所述活性组分为Ru和Ni，所述催化剂中Ru的质量百分含量为3％，Ni的质量百分含量为2％。本实施例制备该催化剂的方法包括以下步骤：步骤一、将活性炭载体置于质量百分比浓度15％的硝酸溶液中加热回流4h，固液分离后得到酸化学处理后的活性炭载体，然后采用纯水对酸化学处理后的活本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于芳香腈氢化合成芳香伯胺的催化剂，其特征在于，该催化剂由活性炭载体以及负载在活性炭载体上的活性组分组成，所述活性组分为Ru和Ni，所述催化剂中Ru的质量百分含量为1％～10％，Ni的质量百分含量为0.5％～10％。

【技术特征摘要】
1.一种用于芳香腈氢化合成芳香伯胺的催化剂，其特征在于，该催化剂由活性炭载体以及负载在活性炭载体上的活性组分组成，所述活性组分为Ru和Ni，所述催化剂中Ru的质量百分含量为1％～10％，Ni的质量百分含量为0.5％～10％。2.根据权利要求1所述的一种用于芳香腈氢化合成芳香伯胺的催化剂，其特征在于，所述催化剂中Ru的质量百分含量为3％～5％，Ni的质量百分含量为0.5％～5％。3.一种制备如权利要求1或2所述催化剂的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将活性炭载体置于硝酸溶液中加热回流0.5h～24h，固液分离后得到酸化学处理后的活性炭载体，然后采用纯水对酸化学处理后的活性炭载体进行洗涤，之后将洗涤后的活性炭载体置于烘箱中烘干；步骤二、分别配制Ru的盐溶液和Ni的盐溶液，然后将Ru的盐溶液和Ni的盐溶液的pH值均调节为2～4；步骤三、采用添加有表面活性剂的纯水对步骤一中烘干的活性炭载体进行打浆，得到浆液，然后将步骤二中调节pH值后的Ru的盐溶液和Ni的盐溶液加入到浆液中，在温度为50℃～80℃的条件下搅拌2h～12h，得到混合溶液；步骤四、对步骤四中所述混合溶液进行过滤，取固体截留物，然后将所述固体截留物与醇水混合液混合均匀后置于高压反应釜中进...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，曾永康，曾利辉，李岳锋，张之翔，
申请(专利权)人：西安凯立新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61