[發明專利]可調比表面具有多孔結構納米級多金屬催化劑的制備方法

在審

• 申請號: 201410837479.4
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN104588128A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 閆皙;劉碩
• 申請（專利權）人: 閆皙
• 主分類號: B01J37/10
• 分類號: B01J37/10;B01J37/06;B01J37/03
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明屬催化技術領域，具體涉及一種可調比表面具有多孔結構的納米級多金屬催化劑的制備方法。

背景技術

固體催化劑的制備方法有多種，研究較多的有浸漬法、沉淀法、共沉淀法、微乳液法、離子交換法、化學還原法和化學混合法。上述制備方法均在催化劑制備過程中耗時耗能，都存在能耗高、不經濟等缺點，因此都存在不利于工業化的問題。但其中的共沉淀法制備催化劑在一定程度上克服了其余制備方法中存在的催化劑活性不高，壽命短，活性組分在載體上的分散性差，純度低，研究較少，距離工業化較遠，原料成本相對高，大批量制備不經濟等缺點，且解決了活性組分分散性差問題，增加了催化劑的比表面和親水性，提高了對催化目的產物的選擇性等問題。因此，利用此法進一步深入研究，優化或創新性地進行制備過程的改善，對于制備出性能更好、品種更多的催化劑來說意義深遠。

發明內容

本發明為解決現有催化劑制備方法中存在的問題，提供了一種非負載型的多金屬催化劑的制備方法，且可調節催化劑的比表面積。它具有工藝步驟簡捷、操作方法簡單、無三廢排放、催化劑性質均一、催化性能穩定、催化活性高等優點。

本發明的目的在于，通過復分解反應使溶液中可溶性金屬鹽在堿的作用下生成氫氧化物沉淀，即催化劑前體，并通過靜置、水熱處理、還原、堿洗和水洗等后續步驟的處理，實現對催化劑比表面大小的調控，最終制得具有多孔結構的成品催化劑。

本發明采用以下工藝步驟予以實現：

(1)?將一種和另一種以上的堿金屬或稀土金屬元素的可溶性鹽，與一種可溶性堿同時加入反應器進行復分解反應，生成金屬的氫氧化物沉淀，即催化劑前體。

(2)?將反應充分進行后的母液與催化劑前體沉淀物一起于室溫下進行靜置，時間5~24h，靜置后棄去母液。

(3)?將靜置后所得的催化劑前體沉淀物于100~250℃在清水體系中熱處理1~10h。

(4)?對經水熱處理后的催化劑前體于100~200℃和3~7MPa條件下利用氫氣還原3~7h。

(5)?還原后的催化劑前體于25~125℃下采用氨水、氫氧化鈉或氫氧化鉀等堿進行堿洗1~5h，堿濃度為其飽和溶液之下的任意濃度。

(6)?最后用清水將堿洗處理后的催化劑進行洗滌，將催化劑洗至中性為止，即可制得成品催化劑。

本發明與現有催化劑制備技術相比，具有以下顯著的優點：

1.?本發明提出了利用多種金屬可溶性鹽溶液和堿溶液發生復分解反應制得催化劑前體沉淀物，可供選擇的金屬元素面廣，這樣就使得制備出的納米催化劑可能具備更多不同的催化功能，實現了同一方法制備出針對不同反應催化劑的制備。

2.?本發明創新性地提出了催化劑制備過程中的水熱處理，提高了催化劑的熱穩定性，是使催化劑由非晶轉向晶態的重要步驟，解決了催化劑制備過程中元素嚴重流失的問題。

3.?本發明提出的堿洗步驟，可溶去催化劑前體中那部分兩性氧化物中的一部分，從而使得催化劑形成孔結構，且通過調節堿濃度和堿洗時間，亦可實現對催化劑比表面的調控。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步的說明。

實施例1

將某二價金屬A的硫酸鹽ASO₄、另一二價金屬B的硝酸鹽B(NO₃)₂和第三種一價金屬C的氯化物CCl，于室溫下攪拌溶解于水中；按恰好完全發生沉淀反應的量配制等體積一定濃度的NaOH溶液；以相同進料速度將鹽溶液和堿溶液同時同步加入反應器中攪拌進行復分解反應。進料完成后，使反應再進行一段時間。待反應充分進行后靜置反應體系，催化劑前體以沉淀形式沉降，棄去母液。將催化劑前體在200℃的清水體系中處理6h。后將其在5.5MPa的氫氣壓力下于145℃還原4h。將所得金屬態催化劑前體于80℃下，采用KOH堿洗5h。利用清水將堿洗后的催化劑洗滌至中性，制得所述催化劑，經過表征得到其比表面為73.96m²·g^-1。

實施例2~5

按實施例1所述的方法制備催化劑，與實施例1的不同點僅在于只改變堿洗時間，與實施例1的對比結果見表1。

表1?采用不同堿洗時間制備出的催化劑比表面數據