[發明專利]Au/ZnO催化劑及制備和在乙炔選擇加氫反應中應用

有效

• 申請號: 201610640169.2
• 申請日: 2016-08-08
• 公開（公告）號: CN107694568B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 劉曉艷;柴夢倩;譚媛;裴廣賢;王愛琴;張濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01J23/66
• 分類號: B01J23/66;C07C5/09;C07C11/04
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

Au/ZnO催化劑及制備和在乙炔選擇加氫反應中應用。此發明涉及到一種用于乙炔選擇加氫反應的Au/ZnO催化劑。該催化劑以不同形貌的ZnO作為載體，然后將Au負載于載體上，經過一定溫度干燥、焙燒，得到可用于乙炔選擇加氫反應的金/氧化鋅催化劑，其中金的理論含量為氧化鋅載體質量的0.5％～20％。在相同條件下，以棒狀氧化鋅作為載體時，催化劑表現出更好的催化性能。

技術領域

本發明涉及一種催化劑的制備及其在乙炔選擇加氫反應中的應用。具體涉及一種以特定形貌的ZnO作為載體的金催化劑(金/氧化鋅Au/ZnO)的制備及其在乙炔選擇加氫反應中的性能研究。

背景技術

工業上，生產聚乙烯所用的乙烯原料中含有少量乙炔氣體，乙炔氣體的存在會引發副反應，導致乙烯聚合催化劑失活，從而影響聚乙烯樹脂的產品質量。因此，通過選擇加氫將乙炔轉化成乙烯，是工業上一個非常重要的反應。對于乙炔選擇加氫反應所使用的催化劑，不僅需要高乙烯選擇性，還需要催化劑具有高穩定性。目前工業上使用Pd基催化劑來消除乙烯原料中的少量乙炔，其轉化率很高，但選擇性很低，往往會導致乙炔甚至乙烯過度加氫生成乙烷以及其他低聚物，造成積碳致催化劑失活以及原料的浪費。

研究表明，負載型納米金催化劑對烯烴和炔烴加氫反應具有催化活性。與鈀基催化劑相比，金催化劑活性較低，但由于其對反應物吸附較弱，產物較易脫附，使金催化劑在提高加氫選擇性方面具有獨特的優勢。目前，已有多種負載型金催化劑應用于乙炔選擇加氫的反應中。文獻1(J.Jia,et.al.,J.Phys.Chem.B,2000,104,11153-11156)報道了Au/Al₂O₃在乙炔選擇加氫制乙烯反應中具有很好的選擇性，其Au的負載量為10wt％，隨著焙燒溫度的升高，金的粒徑變大，從而會影響催化劑的活性，且反應于間歇反應釜中進行，與工業反應條件相差甚遠。文獻2(T.V.Choudhary,et.al.,Catal.Letters,2003,86,1-3)報道了Au/TiO₂在乙炔選擇加氫反應中表現出很好的活性和選擇性，但Au粒徑為4.7nm且分布不均勻，存在Au利用率低的問題。文獻3(Y.Azizi,et.al.,J.Catal.,2008,256,338-344)研究了H₂/C₂H₂對Au/CeO₂在乙炔選擇加氫反應中活性及乙烯選擇性的影響，隨著H₂比例增大，乙炔轉化率有明顯提高，但乙烯選擇性有明顯下降。文獻4(X.Liu,et.al.,Journal ofCatalysis,2012,285,152-159)報道了不同條件處理的Au/SiO₂在大量乙烯存在條件下在乙炔選擇加氫制乙烯反應中的催化性能。在以上報道中，研究了不同載體、預處理條件及反應條件對催化劑在乙炔選擇加氫反應中活性和選擇性的影響，但是目前還沒有關于載體形貌對催化劑在該反應中性能影響的研究。

在加氫反應中，以ZnO作為載體的催化劑有很多相關報道，如Au/ZnO催化肉桂醛選擇加氫制肉桂醇(C.Hangning,et.al.,J.Phys.Chem.C,2015,119,28885-28894)，Pt/ZnO催化3-硝基苯乙烯選擇加氫制3-乙烯基苯胺(C.Berguerand,et.al.,Ind.Eng.Chem.Res.,2015,54,8659-8669)，Ru-Cu/ZnO催化苯選擇加氫制環己烯(H.Liu,et.al.,J.Mol.Catal.A-Chem.,2011,341,35-41)等。在這些加氫反應中，ZnO為載體的催化劑均表現出很好的加氫選擇性。但是，Au/ZnO在乙炔選擇加氫反應中的應用則相對較少。目前將ZnO載體用于乙炔選擇加氫反應的相關專利只有ZnO負載Pd基雙金屬催化劑(CN1317367)和Pd單原子催化劑(CN104689816A)。