[發明專利]一種鈦酸鈉負載鈀催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201710058302.8
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN106824180A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 陸永明;楊喬月;蔡正楠;李婉
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: B01J23/44
• 分類號: B01J23/44;B01J37/16
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司34101
• 代理人: 盧敏,何梅生

技術領域

本發明屬于化學催化劑技術領域，涉及一種鈦酸鈉負載鈀催化劑及其制備方法。

背景技術

氧化反應是化工過程中的重要反應之一，是“原子經濟型”反應，符合當代綠色化學的發展需求，其產物被廣泛應用于藥物、食品和香料工業等領域。傳統的化學方法多采用重鉻酸鹽、髙錳酸鹽、高氯酸鹽、高溴酸鹽和過氧酸等進行催化，其成本高、污染嚴重。近年來人們在殘酷的現實環境下開發綠色環保、節能、高效的氧化體系，以氧氣作為氧化劑進行氧化反應已成為研究熱點之一。氧氣雖然價格低廉，但其反應活性低，對于許多困難的氧化反應需要非常高的反應溫度才得以實現，或者需要加入活化劑。開發高效活化氧氣的催化劑不僅對于催化研究有重要的理論意義，而且對于化工生產也有重要的應用價值。

隨著材料科學和納米技術的飛速發展，負載型催化劑得到了越來越廣泛的關注。負載鈀催化劑是其中最重要的金屬催化劑之一，在石油化工和精細化工工業中有廣泛的應用。眾所周知的是，負載型鈀催化劑的活性與鈀顆粒大小、鈀顆粒比表面積、鈀的分散度以及載體的特性有著密切的關系，此外載體的特性也能直接影響到負載的鈀納米顆粒的相關性質。目前，常用的鈀催化劑的載體是氧化鋁、氧化硅、氧化鈦、分子篩和活性炭等。如羥基磷灰石負載鈀擁有優秀的無溶劑催化氧化苯乙醇活性(J.Am.Chem.Soc.2004,126,10657–10666)；利用濕法浸漬獲得的氧化鋁負載鈀催化苯甲醇氧化，具有良好的反應活性和選擇性(Appl.Catal.B2012,115–116,7–15)；經修飾的碳納米管擁有極高的無溶劑醇氧化效率，TOF值高達288755h^-1(Appl.Catal.B 2014,156–157,385–397)。盡管多種載體已被用于負載鈀進行催化氧化，然而這些催化劑存在著諸如底物適應性、選擇性、穩定性、需要活化劑等諸多問題，尋找能在無溶劑條件下、無需活化劑、高活性、高選擇性、穩定性好的氧化催化劑仍是當下的一個研究熱點。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有負載鈀催化劑底物適應性窄、選擇性差、穩定性差、需要分子氧活化劑等缺點，提供一種簡單易行、重復性好、制備成本低廉的高性能鈦酸鈉負載鈀催化劑及其制備方法，用于利用氧氣或空氣作為氧化劑在無溶劑條件下的高效催化氧化。

本發明解決技術問題，采用如下技術方案：

本發明鈦酸鈉負載鈀催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將二氧化鈦攪拌溶解于氫氧化鈉溶液中，于恒溫干燥箱中堿熱反應得到鈦酸鈉納米帶，經洗滌干燥后，直接放入管式爐中高溫煅燒，得到煅燒后鈦酸鈉納米帶；

(2)取步驟(1)制得的煅燒后鈦酸鈉納米帶均勻分散于乙二醇中，加入鈀源，110℃攪拌1h，再加入硼氫化鈉，繼續攪拌反應4h，所得產物經離心、洗滌、干燥，即獲得鈦酸鈉納米帶負載鈀催化劑。

步驟(1)中所述氫氧化鈉溶液的摩爾濃度為4～16M，優選8～12M；所述二氧化鈦和所述氫氧化鈉溶液的質量體積比為1～10g：200mL，優選1～5g：100mL。

步驟(1)中所述堿熱反應的溫度為160～240℃，優選180～220℃；所述堿熱反應的時間為12～36小時，優選24h；所述高溫煅燒的溫度為400～600℃，煅燒時間為2～4小時。

步驟(2)中所述煅燒后鈦酸鈉納米帶以質量體積比1g：100～300mL的比例分散于乙二醇中，優選1g：200mL。

步驟(2)中所述鈀源為氯化鈀、氯鈀酸鈉、氯鈀酸鉀、氯鈀酸銨或乙酸鈀。

步驟(2)中所述鈀源與所述煅燒后鈦酸鈉納米帶的質量比為1～10：100，優選3～5：100；所述鈀源與所述硼氫化鈉的摩爾比為1:2～1:8，優選1:4～1:6。

本發明還公開了上述制備方法制備得到的鈦酸鈉負載鈀催化劑。

與現有技術相比，本發明的有益效果體現在：

1、本發明的鈦酸鈉負載鈀催化劑，選用鈦酸鈉納米帶作為催化劑載體，克服了催化氧化需要活化劑的缺點，極大地提高了反應的選擇性；

2、本發明通過在乙二醇溶液中利用硼氫化鈉還原鈀源，形成納米顆粒粒徑均一、分散良好的負載鈀催化劑，極大地提高了鈀催化的反應活性；

3、本發明制備的鈦酸鈉負載鈀催化劑，結構穩定，可循環使用，適用于多種底物的催化氧化，反應可在無溶劑條件下進行，在工業生產領域有著較好的應用前景和經濟效益。

附圖說明

圖1為實施例2所得鈦酸鈉負載鈀催化劑的透射電鏡照片；

圖2為實施例2所得鈦酸鈉負載鈀催化劑的X射線衍射圖；