[發明專利]用于苯乙炔選擇加氫制苯乙烯的水滑石負載鈀催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010092850.4
• 申請日: 2020-02-14
• 公開（公告）號: CN111054333B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 趙建波;袁海豐;韓莉鋒;田寬;秦笑梅;桂陽海;劉應凡;孫雨安;周立明;方少明
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業大學
• 主分類號: B01J23/60
• 分類號: B01J23/60;B01J23/89;B01J37/16;C07B35/02;C07C5/09;C07C15/46;C07C15/52;C07C17/354;C07C25/28;C07C41/20;C07C43/215
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 張志軍

本發明公開了一種用于苯乙炔選擇加氫制苯乙烯的水滑石負載鈀催化劑及其制備方法和應用。該催化劑以水滑石作為載體，鈀以納米粒子形式分散于載體的表面。載體為ZnAl、NiAl、CoAl和NiFe水滑石中的任意一種。活性組分是鈀，其質量分數為0.5?1.5%。制備過程：水滑石分散于混合醇中，再加入貴金屬鹽溶液，攪拌數小時后經離心、干燥，即得水滑石負載鈀納米催化劑。該催化劑的制備方法簡便，適用于大規模生產。所得到的催化劑在苯乙炔選擇加氫反應中具有極高的活性和苯乙烯選擇性，也具有良好的穩定性和底物普適性。

技術領域

本發明屬于催化劑技術領域，具體涉及一種用于苯乙炔選擇加氫制苯乙烯的水滑石負載鈀催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

苯乙烯(ST) 是化學工業生產中最主要的原料之一，是生產聚苯乙烯、丁苯橡膠、ABS 樹脂、SAN 樹脂以及苯乙烯系熱塑性彈性體(SBS)等的重要單體。工業上生產苯乙烯的主要方法為乙苯脫氫法。在生產過程中，乙苯除了脫氫制得苯乙烯外，還容易過度脫氫生成苯乙炔。此外，從裂解制乙烯副產碳八餾分中抽提生產苯乙烯也是一條增產苯乙烯的新途徑， 但碳八餾分也含有少量的苯乙炔。苯乙炔的存在會使苯乙烯進行聚合反應的催化劑中毒，因此在聚合反應前必須將苯乙炔除去。通過選擇加氫反應將苯乙炔轉化為苯乙烯是一條除去苯乙炔和增產苯乙烯的直接而簡便的途徑。實現該過程的關鍵在于設計高苯乙炔轉化率和高苯乙烯選擇性的多相催化劑。

目前，苯乙炔催化加氫催化劑基本上是以 Pd，Pt，Au 等為活性組分的負載型催化劑，其中以Pd尤為普遍。近年來，國內外學者圍繞苯乙炔的選擇加氫制備苯乙烯做了大量的研究工作。比如：文獻1(ChemCatChem,2010,2(12):1555-1558)以溶解的一氧化碳還原鈀鹽得到了SiO₂-Al₂O₃擔載的蛋殼型Pd催化劑。苯乙烯的選擇性高達98.9%，然而苯乙炔的轉化率僅65.0%左右。文獻2(Phys. Chem. Chem. Phys., 2017, 19: 6164-6168)選用碳納米管作為載體制備了Pd-Au雙金屬納米催化劑。在40°C下反應1 h，Pd-Au/CNTs雙金屬催化劑得到了高于98.0%的苯乙炔轉化率和87.0%的苯乙烯選擇性。文獻3(Appl.Surf.Sci.,2018,456(31):1-6)通過光化學還原法制備得到鋅鈦水滑石負載的Pd-Au雙金屬催化劑。45℃下反應1 h,該雙金屬催化劑可得到100%的苯乙炔轉化率和高于90%的苯乙烯選擇性，轉化頻率（TOF）約為6452 h^-1。文獻4(Catal.Lett.,2019,149:361-372)以不同形貌的CeO₂為載體制備了一系列負載型金催化劑。納米立方塊負載的金納米催化劑顯示出了極佳的催化性能，苯乙炔的轉化率達到90.0%，苯乙烯的選擇性僅為83.0%。

中國專利201710751158.6公開了名稱為：碳載貴金屬催化劑催化苯乙炔加氫制備苯乙烯的方法。該發明專利以酸處理過的碳材料為載體，貴金屬鹽經等體積浸漬和等離子體還原制得負載型貴金屬催化劑。所得催化劑在苯乙炔選擇加氫反應中具有較高的活性和穩定性。該催化劑的制備需要特殊的設備。在40℃反應1 h，該催化劑可得到99%苯乙炔轉化率，95%苯乙烯選擇性，TOF=2000 h^-1。

中國專利201710354344.6公開了名稱為：一種單原子分散鈀催化劑的制備方法及其催化應用。該發明以鋅鉻水滑石為載體，采用光化學沉積法，制備了單原子分散的鈀催化劑，它可高效地催化苯乙炔加氫反應，高選擇性地合成苯乙烯。該催化劑的制備過程需要精準控制。

中國專利201810775900.1公開了名稱為：一種碳納米管負載的氮摻雜石墨烯包覆的鉑納米復合材料及其制備方法和應用。該發明采用濕化學還原法將鉑納米粒子負載到酸處理的碳納米管上，通過化學氣相沉積，在鉑納米粒子表面包覆氮摻雜的石墨烯層，所得到的催化劑可以有效催化苯乙炔轉化為苯乙烯。該催化劑的合成過程相對復雜。在50℃反應100 min，該催化劑可實現苯乙炔的完全轉化，但苯乙烯選擇性為85.3%。