[發(fā)明專利]鈀基催化劑的簡易制備方法和用該方法制備的鈀基催化劑

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310023339.9
• 申請日: 2013-01-22
• 公開（公告）號: CN103111292A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋衛(wèi)國;宮寧瑞;曹昌燕;劉華
• 申請（專利權(quán)）人: 北京格林凱默科技有限公司
• 主分類號: B01J23/44
• 分類號: B01J23/44
• 代理公司: 北京金恒聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 11324
• 代理人: 吳云華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種通過載體吸附鈀納米粒子獲得高活性、高穩(wěn)定性能鈀基催化劑的簡易制備方法，本發(fā)明還涉及用該方法制備的鈀基催化劑，屬于有機(jī)合成技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鈀催化劑由于其具有高活性、高選擇性及良好的循環(huán)性能等優(yōu)點(diǎn)，在非飽和有機(jī)化合物的加氫、C-C偶聯(lián)反應(yīng)、對苯二甲酸精制等方面具有廣泛的應(yīng)用，如工業(yè)上廣泛使用的鈀炭催化劑。

高活性、高選擇性及長壽命是鈀基催化劑的主要技術(shù)性能指標(biāo)。影響鈀基催化劑性能的主要因素有活性金屬鈀含量、鈀顆粒大小以及分散度、鈀納米粒子與載體作用強(qiáng)弱等。其中，活性金屬鈀含量可通過控制鈀投料比實(shí)現(xiàn)；鈀顆粒大小及分散度、與載體作用則與制備方法密切相關(guān)。

傳統(tǒng)鈀基催化劑采用浸漬-干燥-還原方法制備，首先將一定量的鈀鹽溶液和載體混合，待吸附完全后干燥，最后在氫氣氣氛下高溫還原鈀離子得到鈀基催化劑。采用傳統(tǒng)方法制備的鈀基催化劑，雖然鈀納米粒子尺寸小、分散度高，但鈀粒子的尺寸均勻性有待進(jìn)一步提高；且制備過程復(fù)雜，需要高溫還原，而高溫往往會對催化劑活性產(chǎn)生負(fù)面影響，因而在一定程度上限制了其應(yīng)用。

因此，尋求一種制備過程簡單的方法制備具有高活性及高穩(wěn)定性能的鈀基催化劑，成為鈀基催化劑制備領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種鈀基催化劑的簡易制備方法以及用該方法制備的鈀基催化劑。本發(fā)明的制備方法無需高溫還原，制備過程相對簡單，得到的鈀基催化劑具有高活性和高穩(wěn)定性，可循環(huán)多次重復(fù)使用。

本發(fā)明的一個方面，提供了一種鈀基催化劑的制備方法，包括：先制備單分散、小尺寸的鈀納米粒子，再將鈀納米粒子吸附于載體表面。

根據(jù)本發(fā)明的一個具體但非限制性的實(shí)施方案，所述鈀基催化劑的制備方法依次包括以下步驟：

在表面活性劑的保護(hù)下，用還原劑還原金屬鈀鹽得到單分散、小尺寸的鈀納米粒子，其中鈀鹽與表面活性劑的摩爾比為1~5：1，鈀鹽與還原劑的摩爾比為0.5~1：1；

將鈀納米粒子和載體超聲分散于去離子水中，攪拌10~24小時進(jìn)行吸附，之后離心分離，洗滌，干燥得到鈀基催化劑，其中鈀納米粒子和載體的質(zhì)量比為1：9~19。

具體地，所述表面活性劑是十六烷基磺酸鈉、聚吡咯烷酮和檸檬酸中至少一種。

具體地，所述金屬鈀鹽是氯化鈀、醋酸鈀和氯鈀酸鈉中至少一種。

具體地，所述還原劑是硼氫化鈉、水合肼和甲酸鈉中至少一種。

具體地，所述載體為普通活性炭、氮摻雜活性炭、酸化活性炭、氧化鋁多孔球、水滑石、分子篩中的至少一種。

根據(jù)本發(fā)明的一個具體但非限制性的實(shí)施方案，其中，將表面活性劑加入到濃度為0.05~0.2M的鈀鹽溶液中，在劇烈攪拌下，將濃度為1~5質(zhì)量%的還原劑加入至溶有表面活性劑的鈀鹽溶液中，攪拌1~2小時后，離心分離、洗滌、干燥得到鈀納米粒子。

根據(jù)本發(fā)明的一個具體但非限制性的實(shí)施方案，其中，鈀鹽溶液是由濃度為0.2~2M的鹽酸溶液或濃度為10~30質(zhì)量%的氯化鈉溶液溶解固體鈀鹽得到。

本發(fā)明的另一個方面，提供一種由上述方法制備的鈀基催化劑，其中鈀納米粒子的粒徑為2～5nm。

本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在：

本發(fā)明先制備好單分散的小尺寸鈀納米粒子，然后通過載體的強(qiáng)吸附性能制得鈀基催化劑，無需高溫還原，制備過程簡單、制備成本低，易于規(guī)模化的工業(yè)生產(chǎn)。

本發(fā)明制備的鈀基催化劑，鈀納米粒子尺寸均勻，與現(xiàn)有的鈀基催化劑相比，本發(fā)明制備的鈀基催化劑具有高活性、高穩(wěn)定性，可循環(huán)多次重復(fù)使用。

附圖說明

圖1A為實(shí)施例1中制備的鈀納米粒子TEM電鏡圖。

圖1B為實(shí)施例1中制備的鈀納米粒子粒徑分布統(tǒng)計圖。

圖2A為實(shí)施例3中制備的鈀納米粒子TEM電鏡圖。

圖2B為實(shí)施例3中制備的鈀納米粒子粒徑分布統(tǒng)計圖。

圖3為實(shí)施例1制備的鈀納米粒子/活性炭催化劑的TEM圖。

圖4為實(shí)施例2制備的鈀納米粒子/酸化活性炭催化劑的TEM圖。

圖5為實(shí)施例3制備的鈀納米粒子/氧化鋁多孔球的TEM圖。

圖6為實(shí)施例5中鈀納米粒子/活性炭催化劑在Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)中的活性和穩(wěn)定性圖。

圖7為對比例1中商業(yè)鈀炭催化劑在Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)中的活性和穩(wěn)定性圖。

圖8為實(shí)施例7中鈀納米粒子/酸化活性炭催化劑在硝基苯加氫反應(yīng)中的活性和穩(wěn)定性圖。