本发明专利技术提供一种催化剂，该催化剂包括：铂族金属、银或金，和含有氧化铌或氧化钽或磷酸铌或磷酸钽和除了氧化铌或氧化钽之外的氧化物的载体，以及该催化剂在生产过氧化氢中的用途。本发明专利技术还涉及一种用于生产过氧化氢的方法，该方法包括在反应器中在根据本发明专利技术所述的催化剂存在下使氢和氧发生反应，以及一种用于生产根据本发明专利技术所述的催化剂的方法。
A catalyst for the direct synthesis of hydrogen peroxide
The invention provides a catalyst, which comprises: platinum group metals, silver or gold, and carriers containing niobium oxide or tantalum oxide or niobium phosphate or tantalum oxide, except for niobium oxide or tantalum oxide, and the use of the catalyst in the production of hydrogen peroxide. The invention also relates to a method for the production of hydrogen peroxide, which comprises a reactor in which the reaction of hydrogen and oxygen occurs in the presence of the catalyst, and a method for producing the catalyst according to the invention.
【技术实现步骤摘要】
用于直接合成过氧化氢的催化剂本申请为申请号为201280065741.7、申请日为2012年11月6日、专利技术名称为“用于直接合成过氧化氢的催化剂”的专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种催化剂，包括：一种铂族金属、银或金，和一种含有氧化铌或磷酸铌、和除了氧化铌之外的氧化物的载体，以及一种用于生产本专利技术的催化剂的方法。本专利技术还涉及其在生产过氧化氢中的用途以及一种用于生产过氧化氢的方法，该方法包括使氢与氧在根据本专利技术的催化剂的存在下发生反应。本专利技术还涉及一种类似的催化剂、方法和用途，但其中将铌替换为钽。现有技术水平过氧化氢是一种非常重要的商业产品，被广泛用作纺织工业或造纸工业中的漂白剂，化学工业中以及过氧化物化合物生产反应(过硼酸钠、过碳酸钠、金属过氧化物类、或过羧酸类)、氧化反应(氧化胺制造)、环氧化反应、和羟基化反应(增塑剂和稳定剂制造)中的一种消毒剂和一种基本产品。商业上，生产过氧化氢最常用的方法是“蒽醌”方法。在这种方法中，氢和氧通过烷基化的蒽醌在有机溶剂中的交替的氧化和还原而发生反应形成过氧化氢。这种方法的一个显著的缺点是它是昂贵的并且产生大量的必须从该方法中去除的副产物。一种对蒽醌方法的很有吸引力的替代方案是直接通过在负载在作为一种催化剂载体的不同氧化物(例如二氧化硅)上的金属催化剂存在下使氢和氧发生反应生产过氧化氢。然而，在这些方法中，当一种基于二氧化硅作为载体的催化剂用于直接合成过氧化氢时，反应产物，即，过氧化氢不是有效地产生的，因为在一定的时间段后，水作为一种副产物的产量是非常高的并且甚至高于过氧化氢的产量。为了防止这些缺陷，已经提出了使用氧化铌(Nb2O5)或Nb2O5·H2O(也被称为铌酸)而不是二氧化硅的替代方法(Pham,HienN.等人，应用催化A：总论397(2011)，第153-162页)。负载在基于铌酸载体上的用于直接合成过氧化氢的那些由于其表面的酸度(可以稳定所产生的过氧化氢)是更选择性的，但是过氧化氢产量仍然是非常低的并且过氧化氢的最终浓度依然是低的。在US2007/0142651A1中，描述了一种包括贵金属和离子交换树脂的聚合物封装的组合的催化剂的用途。在EP0621235A1中，三菱气体化学公司(MitsubishiGasChemicalCompany)描述了基于固体酸如SnO2-Nb2O5的催化剂的用途。旭硝子玻璃化学公司(AsahiGlassChemicalCo)描述了基于一种铂金属并且由载体负载的催化剂的用途，其中元素中的至少一种选自稀土元素(钛、铌、镍、钼和钨)。所描述的载体是一种介孔分子筛(JP2003010693和JP2003024794)。那些载体是熟知的并且已经进行了广泛描述(化学评论，1999，第99卷，第12期，第3603-3624页)。US6,441,203涉及一种液相环氧化方法，该方法使用一种含有在含铌载体上的钯的负载型催化剂。US5,496,532涉及一种用于催化生产过氧化氢的方法，该方法使用一种负载于载体上的铂族金属催化剂，该载体包括至少一种选自下组的氧化物，该组由以下各项组成：氧化铌、氧化钽、氧化钼或氧化钨。在此文件的实例11中，使用了一种载体材料，该载体材料是一种约40wt.％的氧化铌在约60wt.％的二氧化硅中的分散体。此文件传授了并且对以下事实提出了权利要求，即，通过在300℃至700℃的温度下热处理对应的酸获得氧化铌和氧化钽。在实例19中，使用了一种载体材料，该载体材料是一种约49wt.％的氧化钽在约51wt.％的二氧化硅中的分散体。这些实例(11和19)的催化剂比使用纯氧化铌或氧化钽的那些表现较为逊色。EP0501265A1描述了一种用于制备环己胺的方法，该方法使用一种负载在铌酸、钽酸或其混合物上的含钌或钯的催化剂。然而，所有那些现有技术方法依然未呈现出对于生产过氧化氢的足够高的生产率(如生产了少于2％WtH2O2)和选择性，并且因此一直以来存在对于一种不呈现这类缺点的新颖的催化剂的需求。专利技术的详细说明表述“载体”在此旨在是指将一种催化化合物附于其上的材料，通常是一种具有高表面面积的固体，并且这种载体可以是惰性的或可以参与到催化反应中。表述“氧化铌”在此旨在是指铌的氧化合物如一氧化铌(NbO)、二氧化铌(NbO2)、五氧化二铌(Nb2O5)等。表述“磷酸铌”在此旨在是指铌的磷酸化的化合物如磷酸铌(NbOPO4xnH2O)、层状酸式磷酸铌Nb2(OH)2(HPO4)(PO4)2x4.4H2O、碱金属铌磷酸盐NaNb2(OH)2(PO4)3x2.5H2O、酸式磷酸铌HNb2(OH)2(PO4)3xH2O等。相同的定义适用于氧化钽和磷酸钽。本专利技术的目的是提供一种不存在以上缺点的并且使能够有效获得过氧化氢的、用于从氢和氧来生产过氧化氢的催化剂。本专利技术的另一个目的是提供一种用于生产本专利技术的催化剂的方法，并且是提供一种用于使用本专利技术的催化剂生产过氧化氢的有效方法。因此本专利技术涉及一种包括铂族金属、银、金或其混合物，以及一种含有氧化铌或磷酸铌的载体的催化剂，其中基于这些氧化物的总重量或基于该氧化物和该磷酸铌的总重量，该载体含有一种大于5wt.％的除了氧化铌之外的氧化物。本专利技术还针对其在生产过氧化氢中的用途；一种用于生产过氧化氢的方法，该方法包括：在反应器中在本专利技术的催化剂的存在下使氢与氧发生反应；以及一种用于生产本专利技术的催化剂的方法。本专利技术还涉及催化剂，包括：至少一种催化活性的金属，该催化活性的金属选自铂族金属、银、金或其混合物，以及载体，该载体含有氧化铌或氧化钽或磷酸铌或磷酸钽，其中，该载体含有至少65wt.％的除了氧化铌或氧化钽之外的氧化物，基于氧化物的总重量或基于该氧化物和磷酸铌或磷酸钽的总重量，并且其中，将该氧化铌或氧化钽或磷酸铌或磷酸钽沉淀到除了氧化铌或氧化钽之外的该氧化物上。诸位专利技术人已经出人意料地发现通过使用一种包括基于氧化铌或磷酸铌和一种除了氧化铌之外的氧化物如二氧化硅的组合的载体的催化剂，在氢与氧之间的直接反应中同时获得了高生产率和高选择性。当铌替换为钽(一种具有非常类似的物理和化学特性的金属)时，这同样适用。在本专利技术的一个优选的实施例中，该催化剂包括至少一种选自铂族之中的金属，该铂族由以下各项组成：钌、铑、钯、锇、铱、铂、或这些金属的任何组合。在一个更优选的实施例中，该催化剂包括钯金属或钯与其他金属(例如，铂、银或金)的组合。负载于载体上的铂族金属、银或金的量值可以在一个宽的范围内变化，但优选地包括的量值在从0.001wt.％至10wt.％、更优选从0.1wt.％至5wt.％、优选地从0.5wt.％至3wt.％并且最优选从0.4wt.％至3wt.％，各自基于载体的重量。可以使用任何已知的负载型金属催化剂的制备技术，例如浸渍、吸附、离子交换等，来进行向载体添加这种金属。对于浸渍，有可能使用在所使用的溶剂中是可溶的有待浸渍的金属的任何种类的无机或有机盐。合适的盐是，例如，卤化物如氯化物、乙酸盐、硝酸盐、草酸盐、等。在根据本专利技术的催化剂中，该催化活性金属是优选至少部分地以还原形式存在。在本专利技术的那个实施例的背景下，一种处于还原形式的金属表示具有氧化程度为0或更低的金属原子，如Pd0或Pd氢化物。本专利技术的必要本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于通过从氢和氧直接合成生产过氧化氢的方法，所述方法使用催化剂，所述催化剂包括：至少一种催化活性的金属，该催化活性的金属选自铂族金属、银、金或其混合物，以及载体，该载体含有氧化铌或磷酸铌，其中，该载体含有至少65wt.％的二氧化硅，基于氧化物的总重量或基于该二氧化硅和氧化铌或磷酸铌的总重量，其中，将该氧化铌或磷酸铌沉淀到该二氧化硅上，并且其中，承载所述沉淀物的所述载体未经煅烧。
【技术特征摘要】
2011.11.07 EP 11188049.81.用于通过从氢和氧直接合成生产过氧化氢的方法，所述方法使用催化剂，所述催化剂包括：至少一种催化活性的金属，该催化活性的金属选自铂族金属、银、金或其混合物，以及载体，该载体含有氧化铌或磷酸铌，其中，该载体含有至少65wt.％的二氧化硅，基于氧化物的总重量或基于该二氧化硅和氧化铌或磷酸铌的总重量，其中，将该氧化铌或磷酸铌沉淀到该二氧化硅上，并且其中，承载所述沉淀物的所述载体未经煅烧。2.根据权利要求1所述的方法，其中该催化活性的金属是铂族金属，优选钯或钯与其他金属的组合。3.根据权利要求1或2所述的方...
【专利技术属性】
技术研发人员：F·德斯梅特，JP·甘希，Y·维拉塞拉尔，P·米奎尔，
申请(专利权)人：索尔维公司，
类型：发明
国别省市：比利时,BE
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