[發明專利]負載型金屬催化劑及其制備方法和乙炔選擇性加氫制備乙烯的方法

有效

• 申請號: 201811037318.1
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN110876930B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 楊晨熹;王國清;梁愛民;彭暉;樂毅;毛祖旺
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: B01J23/44
• 分類號: B01J23/44;B01J23/50;B01J23/52;B01J23/644;B01J23/89;B01J35/02;C07C5/09;C07C11/04
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 王崇;李婉婉

本發明涉及催化劑制備與應用領域，公開了負載型金屬催化劑及其制備方法和乙炔選擇性加氫制備乙烯的方法，所述制備方法包括：采用含有可溶性金屬化合物的溶液浸漬載體，得到催化劑前驅體，將催化劑前驅體進行預處理，并將經過預處理的催化劑前驅體與還原劑接觸、還原，得到負載型金屬催化劑，所述預處理的方法為電離輻射和/或激光處理。采用本發明的方法能夠實現對催化劑中的金屬組分的尺寸、形貌和結構的可控調節，而且制備得到的催化劑活性好，壽命長，具有潛在的工業化生產前景。此外，制備方法簡單、周期短、能耗低且綠色環保。

技術領域

本發明涉及催化劑領域，具體地，涉及一種負載型金屬催化劑及其制備方法以及所述負載型金屬催化劑在乙炔選擇性加氫制備乙烯反應中的應用。

背景技術

負載型納米金屬催化劑因具有可重復使用、便于產物分離和獨有的催化活性與選擇性等特點，被廣泛地應用于石油、化工、環保等領域。眾所周知，納米催化劑的尺寸、形貌、結構及組分對其催化活性、選擇性和壽命都有著極大的影響，因此，如何獲得特有尺寸、形貌與結構的負載型納米金屬催化劑成為了近年來的研究熱點之一。Quanchen Feng在Isolated Single-Atom Pd Sites in Intermetallic Nanostructures:High CatalyticSelectivity for Semihydrogenation of Alkynes,J.A.C.S.,2017139(21),7294–7301中，在二甲基甲酰胺和乙二醇混合體系中加入PVP來控制金屬納米顆粒的生長，水熱條件下制備得到了均一球形的Pd-In雙金屬納米顆粒。CN103977794A公開了一種制備負載型三維結構貴金屬催化劑的方法，通過調節貴金屬鹽溶液、晶種、還原劑及穩定劑溶液的加入順序、比例和速度等條件來綜合影響活性組分的還原過程，之后將得到的金屬溶膠在一定的酸堿度下進行固定化負載于載體上得到目標催化劑。CN105396600A公開了一種Pd_5.12Cu多枝狀納米晶催化劑的制備方法，該方法利用異質金屬Cu來影響Pd的成核，并在封端劑KBr的影響下對Pd的形貌進行調控，在此基礎上制備了一系列多枝狀PdCu雙金屬納米晶。但是，上述方法存在著以下幾個問題：催化劑的制備過程中需要使用大量保護劑或穩定劑，造成生產成本上升且環境不友好；同時制備條件需精確調控，導致過程復雜，工業化難度大。此外，催化劑的使用中金屬組分易團聚、失活，導致其使用壽命有限。

綜上所述，因此開發一種形貌、尺寸、結構可控，同時手段簡單、環保的負載型納米金屬催化劑的制備，具有非常重要的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種負載型金屬催化劑及其可控制備方法和應用，采用本發明的方法能夠實現對催化劑中的金屬組分的微觀尺寸、形貌和結構的可控調節，制備得到的催化劑在應用于乙炔選擇性加氫制備乙烯反應中具有較高的催化性能，且使用壽命長。

本發明的發明人發現，在負載型金屬催化劑的制備過程中，通過對催化劑前驅體進行特定方式的預處理，能夠改善催化劑金屬組分的物理化學環境，使金屬顆粒的生長、組成可控化，同時能夠實現催化劑活性、選擇性等性能提升的目標。

為了實現上述目的，本發明一方面提供一種負載型金屬催化劑的制備方法，其中，所述制備方法包括：采用含有選自元素周期表第ⅠB族金屬、ⅡB族金屬、ⅡA族金屬、ⅢA族金屬、ⅣA族金屬、ⅤA族金屬和Ⅷ族金屬中的至少一種金屬的可溶性金屬化合物的溶液浸漬載體，得到催化劑前驅體，將催化劑前驅體進行預處理，并將經過預處理的催化劑前驅體與還原劑接觸、還原，得到負載型金屬催化劑，所述預處理的方法為電離輻射和/或激光處理。

本發明第二方面提供一種采用本發明所述的方法制備得到的負載型金屬催化劑。

優選地，所述催化劑含有載體和負載在載體上的金屬顆粒，所述金屬顆粒的形貌為圓片狀、圓環狀、橢圓狀、球狀、錐體狀、花狀、棒狀和海膽狀中的一種。