一种催化剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种催化剂的制备方法，该催化剂包含一种多孔载体和在其上沉积的有催化活性的金属，该方法包括，用有催化活性的金属的盐和还原剂的溶液处理多孔载体，以在载体上无电镀沉积有催化活性的金属。本发明专利技术还涉及可通过该方法获得的催化剂和一种制备过氧化氢的方法。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，该催化剂包含多孔载体和在其上沉积的有催化活性的金属。该方法包括在所述载体上无电镀沉积活性金属。本专利技术还涉及通过该方法可获得的催化剂以及一种制备过氧化氢的方法。由多孔载体和在其上沉积的有催化活性的金属制成的催化剂被用于许多的化学方法。多孔载体具有的优点是可获得高比表面积和有效利用所述的活性金属。这类催化剂例如可用于在制备过氧化氢的蒽醌方法中烷基化蒽醌的加氢或用于通过氢与氧直接反应制备过氧化氢。在制备过氧化氢的蒽醌方法中，对溶于适当有机溶剂或所谓工作溶液中的烷基化蒽醌、在存在催化剂的条件下用氢处理，以生成对应的氢醌。然后用氧气(通常是空气)将氢醌氧化成醌，同时生成过氧化氢，用水萃取生成的过氧化氢，而将醌随工作溶液返送至加氢步骤。在现代过氧化氢制备中，加氢是最重要的步骤，在文献中叙述了有效地实现该步骤的不同方法。例如，US专利3009782公开了使用固定床催化剂颗粒，US专利4552748和5063043公开了使用整体固定床催化剂，US专利5071634公开了使用涂覆有催化剂的静态混合器。在大多数情况下，有催化活性的金属是贵金属例如铂或钯。一般是用所述金属盐的溶液浸渍多孔载体并随后用还原剂如氢气处理浸渍过的载体来制备催化剂。这些方法例如叙述于US4521531、US4240933和克B933979中。虽然现有技术催化剂的效率一般是可接受的，但一直需求具有改进活性的催化剂。由于化学工艺如过氧化氢的制备是以大规模来实现的，催化活性即使是小幅增加，对所述方法的经济性而言都可能是极重要的。通过无电镀或自催化沉积，许多金属可沉积在各种表面上，这叙述于例如W.克 oldie，“塑料上镀覆金属(Metal Coatin 克 of Plastic)，Electrochemical Publications Ltd. 1969，P39-52，55-58，99-110；F.A.Lowenheim，”，“现代电镀(Modern Electroplatin 克)，John Wiliey & Sons，Inc. 1974，P710-711，738-745；和 J.L Vossen，W.Kern，”，“薄膜方法(Thin Film Processes)，Academic Press 1978，P212-221。J.R.kosak(Du Pont)，“用于H2和O2直接化合成H2O2的新型固定床催化剂，”Chem.Ind(Dekker)，1995，Vol，P115-125，62，有机反应的催化，叙述了通过在基础金属载体上无电镀沉积钯来制备催化剂。本专利技术的目的是提供一种改进的催化剂，该催化剂包含多孔载体和在其上沉积的有催化活性的金属。本专利技术的又一目的是提供一种制备过氧化氢的改进方法。按照本专利技术已意外发现，如通过无电镀沉积法在多孔载体上沉积有催化活性的金属，金属催化剂的活性显著增加。无电镀沉积所指的方法是，通过在溶液中的化学还原剂的作用，将金属离子还原成金属，以在催化表面上沉积金属，即自催化沉积。从而，本专利技术涉及含有多孔载体和在其上沉积的有催化活性的金属的催化剂的制备方法，该方法包括，用有催化活性的金属的盐和还原剂的优选水溶液处理多孔载体，来在载体上无电镀沉积有催化活性的金属。因而，有催化活性的金属的盐和还原剂在沉积过程中存在于同一溶液中。有催化活性的金属可以是例如镍、钯、铂、铑、钌、金、银中的任一种或其混合物。优选的金属是镍、钯、铂和金，其中特别优选钯或含至少50重量％钯的混合物。有催化活性的金属的任何可溶于水的盐均可使用。适用的盐的实例是氯化物和硝酸盐如PdCl2、(NH3)4PdCl2、H2PtCl6和Pd(NO3)2。多孔载体可呈分离的颗粒或纤维织物形态，或者特别优选的是设置成整体式结构形态，例如可呈涂覆有载体的基本平行的通道或静态混合器形态。整体式结构可由多孔载体自身制成或由已涂覆了多孔载体的另一种物质如陶瓷、金属或聚合物或玻璃制成。适于用作多孔载体的物质可以是例如二氧化硅、硅酸盐、三氧化二铝、碳、硅酸铝如沸石、碱土金属如镁、钙、钡、或锶的碳酸盐、镁、铝、钛或锆的氧化物、或镁、硅、铝、钛或锆的碳化物。特别优选二氧化硅和三氧化二铝。载体的比表面积优选为约0.3至约500m2/克，最优选约1至约200m2/克，特别是约10至约100m2/克。还原剂可以是例如甲酸、甲醛、肼、次磷酸盐或氢硼化物、或它们的衍生物中的任一种，或者是还原性气体如氢气。优选还原剂是次磷酸盐，特别是碱金属盐如次磷酸钠。有催化活性的金属的盐溶液优选还含有其它物质，如稳定剂，特别是络合剂如氨草胶、或其衍生物象氯化铵，EDTA、DTPA或其混合物，其中特别优选的是氨草胶和氯化铵。如溶液中含有足够数量的稳定剂来避免有催化活性的金属自发沉淀是有利的。所述的处理可按下述进行，即，使多孔载体与含有有催化活性的金属的盐、还原剂和任何其它任选组分如稳定剂的溶液接触，例如将所述载体浸入所述溶液或泵送所述溶液流经载体本体达足够长的时间，以在载体上无电镀沉积所需数量的金属，一般为每100克载体约0.1至约10克有催化活性的金属。一般，适当的接触时间是约30秒至约2小时，优选约1至约60分钟。更长的接触时间无害但也不带来任何显著的益处。温度不是关键的，例如可以是溶液的冰点至沸点，优选为约5至约70℃。溶液浓度不是关键的，可以是如约0.0001克有催化活性的金属/升溶液直至高达饱和，例如高达约50克金属/升或更高。还原剂的数量是足以将基本上全部有催化活性的金属沉淀到载体上的适当量。还原剂优选以化学计量过量添加，与载体接触的溶液例如可含多至100克/升或更多的还原剂，但优选保持浓度低于约50克/升，以避免有催化活性的金属在溶液中自发沉淀。设置良好的搅拌是适宜的，例如用机械搅拌器，使溶液强制循环，或向溶液通入气体例如氮气或另一种惰性气体，这还产生了从溶液中除去氧气的益处。溶液可重复使用，可仅添加补足数量的还原剂和有催化活性的金属的盐。优选的作法包括以下步骤，先使多孔载体与含有有催化活性的金属的盐的溶液接触，然后向该溶液中添加还原剂，最好保持载体与所述溶液有足够长的接触时间，以达到无电镀沉积所需数量的金属。另一种作法包括的步骤是，先使多孔载体与还原剂接触，优选在可选择地含有一或多种上述附加物质如稳定剂的水溶液中进行，然后添加含有有催化活性的金属的盐的溶液，最后保持载体与所述溶液有足够长的接触时间，以达到无电镀沉积所需数量的金属。再另一种优选的作法包括的步骤是，使多孔载体与已同时含有有催化活性的金属的盐和还原剂的溶液接触，最后保持载体与所述溶液有足够长的接触时间，以达到无电镀沉积所需数量的金属。本专利技术的方法优选还包括，使多孔载体活化，以吸收用于无电镀沉积的催化剂，然后用有催化活性的金属和还原剂的优选水溶液处理经活化的载体，以实现有催化活性的金属在载体上无电镀沉积。如载体不具有催化性能(大多数非金属都这样)一般可考虑进行活化。用于无电镀沉积的催化剂一般是金属，例如可以是铝、铬、钴、金、铁、钼、镍、钯、铂、铑、钌、银、钢、锡或钨中的任一种或其混合物。用于无电镀沉积的催化剂优选是钯、铂、金或其混合物，其中特别优选的是钯。还优选使用与要沉积的有催化活性的金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种催化剂的制备方法，所述催化剂包含一种多孔载体和在其上沉积的有催化活性的金属，其特征在于，所述方法包括，用有催化活性的金属的盐和还原剂的溶液处理多孔载体，以在所述载体上无电镀沉积有催化活性的金属。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A塞林，M尼斯特鲁姆，
申请(专利权)人：阿克佐诺贝尔公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]