[發明專利]納米晶催化劑、其制備方法與環氧丙烷的制備方法

在審

• 申請號: 201810256913.8
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN108452800A
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 黃偉新;李丹
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: B01J23/52
• 分類號: B01J23/52;B01J35/02;C07D301/10;C07D303/04
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發明提供了一種納米晶催化劑，選自Au/TiO₂{001}或Au/H?TiO₂{001}；所述Au/TiO₂{001}是Au負載在TiO₂{001}納米晶上，Au的尺寸為1.4～3.8nm或0.62～1.28nm；所述Au/H?TiO₂{001}是Au負載在H?TiO₂{001}納米晶上，Au的尺寸為1.4～3.8nm或0.62～1.28nm。本申請還提供了所述納米晶催化劑的制備方法。本申請還提供了上述納米晶催化劑在環氧丙烷制備中的應用。本申請提供的納米晶催化劑在丙烯環氧化制備環氧丙烷催化反應中表現出優秀的活性和選擇性。

技術領域

本發明涉及納米材料技術領域，尤其涉及納米晶催化劑、其制備方法與環氧丙烯的制備方法。

背景技術

金是一種環境友好型的貴金屬，自Haruta在1989年報道了小于5nm的Au顆粒負載在金屬氧化物上在低溫CO氧化反應中具有較高的催化活性，金催化就成為了研究的熱門領域，在此后的幾十年就有了很大的發展。同時Au具有耐高溫、抗氧化、耐腐蝕等綜合的優良特性，成為最重要的催化劑材料，目前廣泛應用于CO氧化、CO-PROX反應、WGS反應以及一些加氫反應中等。絕大多數的多相反應催化劑為載體負載貴金屬型，如Au/Al₂O₃、Au/TS-1、Au/TiO₂、Au/CeO₂等。金催化劑具有高效的催化活性和選擇性，因此在石油、化工、能源等領域中占有極其重要的地位。

環氧丙烷是除聚丙烯和丙烯腈外的第三大丙烯衍生物，是必不可少的工業化學中間體；其主要用于生產聚醚、丙二醇等石油化工、精細化工、有機合成、制藥、香料及電子工業，其衍生的精細化學品幾乎應用于所有工業部門和日常生活中，市場需求量較大，在國民經濟中有著重要的地位。同時它也是第四代洗滌劑非離子表面活性劑、油田破乳劑、農藥乳化劑等的主要原料。環氧丙烷的衍生物廣泛用于汽車、建筑、食品、煙草、醫藥及化妝品等行業，已生產的下游產品近百種，是精細化工產品的重要原料。

丙烯是工業上制備環氧丙烷的重要原料，也是制備丙烯腈、丙酮、聚丙烯、合成橡膠、合成樹脂等的重要原料。目前，工業生產環氧丙烷的方法主要是氯乙醇法和Halcon過程；氯醇法是從烯烴間接生產環氧化合物的傳統合成方法，雖然原料易得，但合成步驟較長，物耗高，副產物多，設備腐蝕嚴重，由于生產過程中使用氯氣，產生大量有機氯化物而對環境造成嚴重污染；Halcon過程是以烷基過氧化氫為氧源，反應后產生大量聯產品，一次性投資大。因此，上述方法反應過程復雜，環境不友善的。以氧氣為氧化劑的烯烴氣相一步合成環氧烷烴是環境友好、能耗低的理想反應，具有重要的研究價值，但是傳統的Au/TiO₂(P25)在H₂和O₂氣氛下催化丙烯環氧化制備環氧丙烷的轉化率太低，單位質量的金生成環氧丙烷的速率比較小，因此尋求一種簡單高效制備的丙烯環氧化的催化劑，是現在該領域面臨的技術難題。

目前，TiO₂{001}納米晶是主要暴露(001)面的TiO₂(001)和主要暴露(100)面的TiO₂(100)；其合成方法比較成熟。已有報道關于Au/TiO₂{001}的丙烯環氧化的活性，在此基礎上對催化劑Au/TiO₂{001}合成方法進行改善，以期進一步提高丙烯環氧化的活性。

發明內容

本發明解決的技術問題在于提供納米晶催化劑及其制備方法，本申請提供的納米晶催化劑在丙烯環氧化制備環氧丙烷中具有較高的活性和選擇性。