[發明專利]一種氣體助劑改性丙烯環氧化制備環氧丙烷用催化劑及制備和應用

有效

• 申請號: 201810096252.7
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN109926098B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 黃家輝;任躍功
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01J31/38
• 分類號: B01J31/38;C07D301/10;C07D303/04
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

一種氣體助劑改性丙烯環氧化制備環氧丙烷用催化劑及制備和應用。本發明涉及一種堿性氣體改性丙烯環氧化制備環氧丙烷用催化劑的方法，采用極少量的堿性氣體對催化劑進行改性處理，所述的堿性氣體為三甲基膦，所述催化劑為負載金催化劑。本發明還涉及上述堿性氣體改善的催化劑及其應用。采用該方法改性的催化劑在丙烯環氧化反應中表現出非常好的活性，同時環氧丙烷的生成速率也有較大提升，對金催化劑的工業應用具有很大推動力。

技術領域

本發明涉及一種氣體助劑改性催化劑的方法，尤其涉及在丙烯與氧氣、氫氣環氧化制備環氧丙烷體的應用。

背景技術

環氧丙烷是一種有重要價值的化工基礎原料，可以用來制備很多重要的化工衍生品。其所制備的化工原料在醫藥、化妝品、建筑等行業有著相當廣泛的應用。傳統上，有兩種主要的工業方法來制備環氧丙烷-氯醇法和共氧化法。氯醇法需要使用氯水，會對設備進行腐蝕，同時所得的副產物含有一定量的氯，對環境保護是較大的挑戰。共氧化法依靠過氧化物來制備環氧丙烷，工藝長，投資大，受很多因素制約。而以丙烯、氧氣和氫氣為原料的環氧化技術，是一種原利率利用高、環境污染小的新方法，同時生產過程中避免了醇等有機溶劑帶來的分離困難等問題。

日本春田正義教授在1998年首次發現Au/TiO₂可以丙烯與氧氣、氫氣的環氧化反應(Res.Chem.Intermed；M.Haruta,1998,Vol.24,329-336)，同時可以獲得選擇性90％的環氧丙烷，引起了社會各界廣泛的關注。隨后關于金催化劑在丙烯氣相環氧化方面的報道陸續得到發表。含鈦的分子篩負載金被認為是最具有潛力的丙烯環氧化催化劑。經過金催化劑在丙烯環氧化中被廣泛研究和發展，但其在丙烯環氧化中的活性還比較低，環氧丙烷生成速率還比較低,離工業化目標(Angew.Chem.Int.Ed,2004,43,1546-1548)還有一定的差距。

因此，如何改性催化劑活性來實現金催化在未來工業上的運用是非常重要的研究方向和任務。

發明內容

本發明的目的在于提供一種堿性氣體改性催化劑的方法；

本發明提供一種堿氣體改性方法得到的丙烯環氧化制備環氧丙烷用催化劑；

本發明還涉及所述催化劑在丙烯環氧化制備環氧丙烷反應中的應用。

本發明所采用的技術方案為：

一種氣體助劑改性催化劑的方法。所述氣體助劑為三甲基膦氣體，平衡氣體為氬氣，所述催化劑為負載金催化劑。

反應裝置為本領域使用的反應爐，反應爐為開啟式電阻爐，高溫管式加熱爐或者實驗室電加熱爐。

具體優選的方案為，三甲基膦的體積含量為100-300PPm,優選為200PPm，其中平衡氣體為氬氣。在30-60℃，優選50℃，在固定床反應器或流動床反應器中，催化劑用量為0.01g-10g，改性氣體的流速為1ml-1L/min，優選為5-20mL/min,最優選為10mL/min條件下改性負載金催化劑2h。

所述催化劑的制備方法為沉積沉淀法。

本發明所述催化劑可以按照文獻(Journal of catalysis；V.I.Sobolev,K.Y.Koltunov,313(2014)104-112)或者(Catalysis Today；Bradley Taylor,J.Lauterbach,W.Nicholas Delgass,123(2007)50-58)中沉積沉淀法操作過程進行制備，根據這些文獻內容制備得到的催化劑還原后，均可以在本發明堿性氣體改性后再進行丙烯環氧化制備環氧丙烷。