一种非贵金属负载催化剂的合成方法及应用技术

本发明专利技术提供一种非贵金属负载催化剂的合成方法及应用，涉及化工生产技术领域。所述催化剂包括活性组分以及载体，所述活性组分由锌与钙、镁两种元素组成的金属氧化物，所述载体为分子筛或氧化铝或氧化硅；所述活性组分中锌、钙、镁的存在形态按ZnO、CaO、MgO计，ZnO、CaO、MgO的质量比为（80～98）:（1～10）:（1～10），活性组分的负载率为5%～20%。本发明专利技术，以非贵金属作为催化剂的活性成分，合成了一种新型的负载催化剂，更具有经济适用性，且便于回收利用，催化剂合成过程中，使用表面活性剂作为分散剂，降低浸渍液的表面张力，提高负载率，并有利于复合金属氧化物的均匀沉淀。有利于复合金属氧化物的均匀沉淀。

【技术实现步骤摘要】
一种非贵金属负载催化剂的合成方法及应用


[0001]本专利技术涉及化工生产
，具体为一种非贵金属负载催化剂的合成方法及应用。

技术介绍

[0002]氨水又称阿摩尼亚水，主要成分为NH3·
H2O，由氨气通入水中制得，是氨的水溶液，无色透明且具有刺激性气味。化工行业中主要用于制造各种铵盐，有机合成的胺化剂，及脱硝过程中的还原剂等。纺织工业中广泛用于毛纺、丝绸、印染等行业。液氨，又称为无水氨，是一种无色液体，有强烈刺激性气味。液氨为工业上氨气的主要储存形式，是一种常用的非水溶剂和制冷剂，广泛用于生产化肥、炸药、塑料和化学纤维等产品。
[0003]尿素与乙二醇反应，可生成氨气和碳酸乙烯酯，碳酸乙烯酯也是一种重要的有机溶剂，可用于锂离子电池的电解液，也可用于电解液添加剂的合成，具有很好的经济价值。
[0004]专利CN113797914A提出了一种合成碳酸乙烯酯的催化剂及制法和应用，但催化剂合成过程中需要使用两种沉淀剂，而且催化剂老化时间较长，不利于催化剂的扩大化生产。

技术实现思路

[0005]（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种非贵金属负载催化剂的合成方法及应用，解决了现有技术中存在的缺陷与不足。
[0006]（二）技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种非贵金属负载催化剂的合成方法，所述催化剂包括活性组分以及载体，所述活性组分由锌与钙、镁两种元素组成的金属氧化物，所述载体为分子筛或氧化铝或氧化硅；所述活性组分中锌、钙、镁的存在形态按ZnO、CaO、MgO计，ZnO、CaO、MgO的质量比为（80～98）:（1～10）:（1～10），活性组分的负载率为5%～20%；所述合成方法包括以下步骤：S1、配制含有表面活性剂的金属盐溶液和沉淀剂；其中所述的表面活性剂为非离子表面活性剂聚乙二醇（PEG）或十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）或十二烷基硫酸钠（SDS）；所述的金属盐为锌、钙、镁对应的硝酸盐或醋酸盐；所述的沉淀剂为尿素溶液；S2、按照设定的催化剂组成，将锌、钙、镁的盐溶液进行混合，并在一定温度下，将沉淀剂和载体加入到混合的溶液中进行浸渍与沉淀反应，并控制反应的pH；S3、将反应后的产物进行过滤和洗涤；S4、将得到的沉淀物进行干燥和煅烧处理，即可得到负载催化剂。
[0007]优选的，所述步骤S1的硝酸锌或醋酸锌溶液浓度为0.5mol/L～1.5mol/L，硝酸钙
或醋酸钙的浓度为0.5mol/L～1.5mol/L，硝酸镁或醋酸镁的浓度为0.5mol/L～1.5mol/L。
[0008]优选的，所述步骤S1的表面活性剂的质量浓度为0.05%～2%。
[0009]优选的，所述步骤S1的尿素溶液的质量浓度为10%～30%。
[0010]优选的，所述步骤S2的浸渍温度为30℃～50℃，浸渍时间为4
‑
12h；沉淀反应温度为80℃～100℃，沉淀反应时间为4h～8h，控制的pH为8～10。
[0011]优选的，所述步骤S3的洗涤用水为去离子水，洗涤后溶液的为pH值为6
‑
7。
[0012]优选的，所述步骤S4的干燥温度为80～120℃，干燥时间为2h～24h。
[0013]优选的，所述步骤S4的煅烧温度为400～800℃，煅烧时间为2h～24h。
[0014]一种非贵金属负载催化剂的应用，所述负载催化剂的加入量为尿素质量的5%～20%，乙二醇与尿素的摩尔比为1～5:1，合成反应的压力为10～20kPa（A），反应温度为140～160℃，反应时间为2～5h，即可获得高收率的氨气和碳酸乙烯酯产物。
[0015]（三）有益效果本专利技术提供了一种非贵金属负载催化剂的合成方法及应用。具备以下有益效果：1、本专利技术，以非贵金属作为催化剂的活性成分，合成了一种新型的负载催化剂，更具有经济适用性，且便于回收利用。
[0016]2、本专利技术，催化剂合成过程中，使用表面活性剂作为分散剂，降低浸渍液的表面张力，提高负载率，并有利于复合金属氧化物的均匀沉淀。
[0017]3、本专利技术，采用浸渍与沉淀法，使活性组分与载体结合的更加牢固。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]实施例1：催化剂合成：首先配制聚乙二醇的质量浓度为0.05%的水溶液，按照设定的催化剂组成，将硝酸锌、硝酸钙和硝酸镁分别溶于含表面活性剂的水中配制成0.5mol/L的硝酸锌溶液、1.5mol/L的硝酸钙溶液、1.5mol/L的硝酸镁溶液，同时配制质量浓度为10%的尿素溶液作为沉淀剂。
[0020]按照催化剂的组成所需，将配制好的硝酸锌溶液、硝酸钙溶液、硝酸镁溶液进行混合，并加入分子筛和10%的尿素溶液，在30℃条件下，浸渍4h；再在80℃条件下，进行共沉淀反应4h，pH控制在8范围内。
[0021]反应结束后，进行抽滤，并用去离子水洗涤滤饼至洗出液的pH值为6
‑
7，得到的产物在80℃干燥24小时后，再在400℃空气氛围中煅烧24小时，得到活性组分负载率为5%，ZnO、CaO、MgO的质量比为80：10：10的负载催化剂。
[0022]催化剂应用：尿素与乙二醇的反应条件：负载催化剂的加入量为尿素质量的5%，乙二醇与尿素的摩尔比为1:1，合成反应的压力为20kPa（A），反应温度为140℃，反应时间为2h，尿素的转化率为99.2%，氨气的收率为94.3%，碳酸乙烯酯的收率为80.2%。
[0023]实施例2：催化剂合成：首先配制聚乙二醇的质量浓度为1%的水溶液，按照设定的催化剂组成，将硝酸锌、硝酸钙和硝酸镁分别溶于含表面活性剂的水中配制成1mol/L的硝酸锌溶液、1mol/L的硝酸钙溶液、1mol/L的硝酸镁溶液，同时配制质量浓度为20%的尿素溶液作为沉淀剂。
[0024]按照催化剂的组成所需，将配制好的硝酸锌溶液、硝酸钙溶液、硝酸镁溶液进行混合，并加入分子筛和20%的尿素溶液，在40℃条件下，浸渍8h；再在90℃条件下，进行共沉淀反应6h，pH控制在9范围内。
[0025]反应结束后，进行抽滤，并用去离子水洗涤滤饼至洗出液的pH值为6
‑
7，得到的产物在100℃干燥12小时后，再在600℃空气氛围中煅烧12小时，得到活性组分负载率为10%，ZnO、CaO、MgO的质量比为85：8：7的负载催化剂。
[0026]催化剂应用：尿素与乙二醇的反应条件：负载催化剂的加入量为尿素质量的10%，乙二醇与尿素的摩尔比为2:1，合成反应的压力为15kPa（A），反应温度为150℃，反应时间为4h，尿素的转化率为99.9%，氨气的收率为96.8%，碳酸乙烯酯的收率为83.7%。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非贵金属负载催化剂的合成方法，其特征在于：所述催化剂包括活性组分以及载体，所述活性组分由锌与钙、镁两种元素组成的金属氧化物，所述载体为分子筛或氧化铝或氧化硅；所述活性组分中锌、钙、镁的存在形态按ZnO、CaO、MgO计，ZnO、CaO、MgO的质量比为（80～98）:（1～10）:（1～10），活性组分的负载率为5%～20%；所述合成方法包括以下步骤：S1、配制含有表面活性剂的金属盐溶液和沉淀剂；其中所述的表面活性剂为非离子表面活性剂聚乙二醇或十六烷基三甲基溴化铵或十二烷基硫酸钠；所述的金属盐为锌、钙、镁对应的硝酸盐或醋酸盐；所述的沉淀剂为尿素溶液；S2、按照设定的催化剂组成，将锌、钙、镁的盐溶液进行混合，并在一定温度下，将沉淀剂和载体加入到混合的溶液中进行浸渍与沉淀反应，并控制反应的pH；S3、将反应后的产物进行过滤和洗涤；S4、将得到的沉淀物进行干燥和煅烧处理，即可得到负载催化剂。2.根据权利要求1所述的一种非贵金属负载催化剂的合成方法，其特征在于：所述步骤S1的硝酸锌或醋酸锌溶液浓度为0.5mol/L～1.5mol/L，硝酸钙或醋酸钙的浓度为0.5mol/L～1.5mol/L，硝酸镁或醋酸镁的浓度为0.5mol/L～1.5mol/L。3.根据权利要求1所述的一种非贵金属负载催化剂的合成方法，其特征在于：所述步骤S1的表面活性剂的质量浓度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹德龙，滕文彬，杨献峰，张生安，祝秀林，李凯凯，
申请(专利权)人：山东海科新源材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：