本发明专利技术涉及一种有机气凝胶负载Pd化合物制备Pd/C催化剂的方法及Pd/C催化剂，该方法以有机气凝胶为碳前驱体和催化剂载体，水溶性Pd化合物为催化剂活性组分源，利用等体积浸渍法，通过浸渍负载、陈化、高温碳化、氢气还原步骤制备而成。通过该方法制备的Pd/C催化剂具有Pd金属分散性好、与载体之间有强的相互作用、贵金属流失少，具体使用时，反应物与反应产物在催化剂孔道结构中的扩散阻力更小的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及利用Pd (钯)化合物制备Pd/C (钯/碳)催化剂的方法及通过该方法制备的Pd/c催化剂。
技术介绍
在工业催化剂领域，由于纳米级的贵金属具有较大的比表面积和比活性而受到极大关注，尤其是负载型贵金属催化体系，通过调节金属颗粒剂其分散度提高催化活性。Pd/C催化剂就因其具有较大的比表面积和丰富的表面基团，以及良好的催化活性和化学稳定性，成为工业催化反应最常用的催化剂之一。传统的Pd/c催化剂一般选用具有较高机械强度的椰壳炭为载体，在进行活性组分负载前，需要以以硝酸(HNO3)为典型代表的溶液为氧 化剂对载体进行表面化学改性处理，一方面是脱除载体内的金属杂质，另一方面是丰富载体的表面基团以使活性组分与载体之间形成更强的相互作用，然后经活性组分负载(浸溃法、沉淀法、喷涂法等)、煅烧、还原等步骤制备而成。但是，在纳米级Pd/C催化剂制备过程中，如何使纳米级的Pd金属颗粒均匀分散于活性炭载体的表面，减少团聚还是一个技术难题。中国专利CN200610047702. O中揭示了一种纳米级Pd/C催化剂的制备方法。其采用先制备表面活性剂的水溶液，然后在该表面活性剂的水溶液中加入预先溶解钯盐溶液，搅拌缓和均匀，然后加入还原剂，使该混合溶液变成黑色溶液，形成表面活性剂稳定的纳米级金属钯胶体溶液，然后通过惰性载体吸附该金属钯胶体溶液，吸附后过滤洗涤得到纳米级Pd/C催化剂。中国专利申请CN201010279915. 2中也揭示了一种Pd/C催化剂的制备方法，其通过将氯化钯制成氯化钯水溶液，将活性炭及硫酸加水一起制成活性炭浆液，将氯化钯水溶液和活性炭浆液混合使氯化钯吸附在活性炭上，然后加碱使其氯化钯反应为氢氧化钯，然后加氢还原生成金属钯，然后过滤洗涤形成钯碳催化剂。上述两种钯碳催化剂的制备方法其实都是通过活性炭经过表面活化处理后直接吸附钯金属或钯化合物，其钯金属分散均匀性相对不高。通过该两种方法制备的钯碳催化剂，其钯金属和活性炭之间的作用力小，容易造成钯金属脱落，且活性炭孔径主要以微孔 2nm)和少量小中孔(2-5nm)为主，以活性炭直接为载体的钯碳催化剂，其扩散阻力相对较大，容易造成钯金属的团聚。且该两种制备方法中都涉及到使用大量的盐酸或硫酸，在工业化大规模生产催化剂的生产环境中，大量的腐蚀酸会对环境造成污染，不利于环保。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种制备Pd/C催化剂及制备该Pd/C催化剂的方法。其钯金属分散性高，与载体之间的作用力高，钯金属不易流失，反应时的反应物在孔径中的扩散阻力小。且该制备工艺简化环保。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是一种有机气凝胶负载Pd化合物制备Pd/C催化剂的方法，其包括如下步骤1)采用具有初级孔道的有机气凝胶为最终载体炭气凝胶的前驱体，并称取配制的量；2)配制浸溃液，利用等体积浸溃法，确定所需浸溃液的量，并根据有机气凝胶的高温裂解收率及所需Pd金属质量百分比含量确定配制所需Pd金属质量百分比含量的Pd化合物水溶液作为浸溃液；3)浸溃陈化，将有机气凝胶均匀浸溃在Pd化合物水溶液中，室温陈化5 24小时后；4)碳化处理，在惰性气体保护下，将有机气凝胶碳化处理为炭气凝胶，碳化温度60(Γ800 V，碳化时间I飞小时；5)还原处理，碳化处理结束后在惰性气体保护下自然降温至10(T300 °C，然后引入还原气体进行还原处理，还原时间21小时；还原处理后在惰性气体保护下自然冷却至室温。优选地，所述有机气凝胶的BET比表面积为100 500 m2/g，孔径分布为2 30nm。所述的Pd化合物是氯化钯、乙酸钯、硝酸钯、乙酰丙酮钯、四氨基硝酸钯、双(乙腈)氯化钯中的一种或几种。由于浸溃液为水溶液，因此Pd化合物溶于水即可。所述碳化处理步骤及还原处理步骤均在碳化还原炉中进行。所述惰性气体为氮气。所述还原气体为氢气。 通过上述方法制备的Pd/C催化剂，其质量百分比组成为Pd金属f 10%;其余为炭气凝胶。所述炭气凝胶的比表面积兰650nm。所述Pd金属晶粒彡7. lnm。上述的有机气凝胶是有机分子相互链接形成的热固性网络结构，具有一定的初级孔道结构的有机物聚集体，通过在碳化过程中发生化学键的断裂和重组，以及小分子的逸出造孔，可以制备得到具有三维网络结构和发达中孔(2-50nm)分布的碳材料。我们利用此碳材料的中间体一“有机气凝胶”为原料，通过在有机气凝胶中负载活性组分Pd的化合物，利用有机气凝胶在高温碳化过程的骨架结构的变化，即从裂解所致的不稳定结构向较稳定的结构转化和驰豫的非平衡过程，增强活性组分在碳材料孔内的迁移和二次分散，以实现活性组分在有机气凝胶高温裂解产物中的高分散性和牢固的相互作用力，避免了尤其是在较高负载量下活性组分的团簇和堆积，极大提高了催化剂活性组分的有效利用率和催化活性。有机气凝胶高温裂解产物炭气凝胶的孔道结构形成的主要途径为，①有机气凝胶初级孔道结构在裂解过程中得以保存；②有机分子从有机气凝胶中逸出造孔。通过在有机气凝胶初级孔道结构中弓I入活性组分源，使Pd化合物得以在初级孔道结构中均匀分散。裂解过程中利用有机气凝胶内部结构的蠕动、重排，以及有机小分子的活动，强制Pd组分向临近新增孔隙结构迁移，实现Pd活性组分的高分散性。由此制备出的催化剂主要以中孔结构(2-50nm)为主，而目前使用的常规椰壳炭或活性炭作为负载载体，其主要以微孔 2nm)和少量小中孔(2-5nm)为主。目前市场上的Pd/C催化剂的制备方法中都会使用到大量的硝酸、硫酸、盐酸等具有强腐蚀性的酸溶液，会对环境造成严重污染。综上所述，本专利技术制备出的Pd/C催化剂及制备方法，相对于目前市场上使用活性炭作为负载载体的催化剂及其制备方法其具有的优点是I)、扩大了反应物与反应产物在催化剂孔道结构中的进出通道，减小了扩散阻力。2)避免了使用大量具有强腐蚀性的酸溶液，有利于环境保护及操作安全，并简化了催化剂的制备步骤。3)Pd金属由于二次迁移分散，分散性好，与炭气凝胶之间有很强的相互作用力，在催化剂储存及使用过程中，贵金属流失少。附图说明图1，本专利技术中Pd/C所选用有机气凝胶和Pd/C的氮气吸附等温线。图2，本专利技术所制备Pd/C催化剂的透射电子显微镜(TEM)图片。具体实施例方式为实现上述技术方案，本专利技术的制备方法为以具有较为发达初级孔道结构的有机气凝胶为初始载体，通过等体积浸溃负载、陈化、高温碳化、氢气还原等步骤制备而成。具体方法步骤为选取BET比表面积为100-500 m2/g，孔径分布在2-30 nm的有机气凝胶做为浸溃初始载体，检测其饱和吸水量；称取一定质量的有机气凝胶，然后根据等体积浸溃法、有机气凝胶的高温裂解收率及所需负载的Pd贵金属质量百分比含量配制含Pd化合物的浸溃液。按等体积浸溃法将称取好的有机气凝胶浸泡到配制好的浸溃液中，并适度搅拌使固液混合均匀，之后将物料置于室温下陈化，陈化时间为5-24小时；· 将陈化好的物料装入碳化还原炉中，在惰性气体保护下先升温至600-800 °C，进行碳化处理，碳化时间为1-5小时；然后继续在惰性气体的保护下，自然降温至100-300 °C，弓丨入还原性气体H2，进行还原处理，还原时间为2-8小时；还原结束后，惰性气体保护下自然冷却至本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种有机气凝胶负载Pd化合物制备Pd/C催化剂的方法，其包括如下步骤：1)采用具有初级孔道的有机气凝胶为最终载体炭气凝胶的前驱体，并称取配制的量；2）配制浸渍液，利用等体积浸渍法，确定所需浸渍液的量，并根据有机气凝胶的高温裂解收率及所需Pd金属质量百分比含量确定，配制所需Pd金属质量百分比含量的Pd化合物水溶液作为浸渍液；3）浸渍陈化，将有机气凝胶均匀浸渍在Pd化合物水溶液中，室温陈化5~24小时后；4）碳化处理，在惰性气体保护下，将有机气凝胶碳化处理为炭气凝胶，碳化温度600~800？℃，碳化时间1~5小时；5）还原处理，碳化处理结束后在惰性气体保护下自然降温至100~300？℃，然后引入还原气体进行还原处理，还原时间2~8小时；还原处理后在惰性气体保护下自然冷却至室温。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王洪立，于晓琳，郭文峰，
申请(专利权)人：岚晟新材料科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。