[發明專利]一種比表面積可控的Ag催化劑/載體材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202010826580.5
• 申請日: 2020-08-17
• 公開（公告）號: CN111939900A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 王彬;李再久;金青林;劉恩典;劉明詔
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B01J23/50
• 分類號: B01J23/50;B01J35/10;B01J37/08;C07D303/04;C07D301/03
• 代理公司: 天津煜博知識產權代理事務所(普通合伙) 12246
• 代理人: 朱維

本發明涉及一種比表面積可控的Ag催化劑/載體材料及其制備方法，屬于催化劑材料技術領域。本發明采用固氣共晶定向凝固法制備孔結構可控的Mg?xAg、Cu?xAg、Zn?xAg或Al?xAg合金微孔材料，再進行脫合金化處理得到微米孔和納米孔相復合的Ag催化劑/載體材料；Ag催化劑/載體材料具有相對密度低、比強度高、比表面積大、活性高，且孔結構尺寸可控的特點；解決了催化劑載體穩定性差和催化劑活性低的技術問題，同時解決了多孔催化材料由于氣孔生長方向隨機而導致的氣孔結構規則性較差以及氣孔率和氣孔尺寸等難以調控的技術問題。

技術領域

本發明涉及一種比表面積可控的Ag催化劑/載體材料及其制備方法，屬于催化劑材料技術領域。

背景技術

工業上乙烯環氧化生成環氧乙烷的反應廣泛使用銀催化劑，同時發生副反應深度氧化生成二氧化碳和水，該催化劑通常以氧化鋁為載體，以銀為活性組分，同時包含一定的助劑以提高其催化性能，在實際應用中其活性、穩定性是主要的性能指標。在乙烯氧化生產環氧乙烷的過程中銀催化劑的性能對經濟效益影響很大，提高銀催化劑的活性、穩定性是銀催化劑研究的主要方向。

銀催化劑的性能除和催化劑的組成及制備方法有重要關系外，還與催化劑使用的載體的性能及其制備有重要關系。對于銀催化劑所用的氧化鋁載體，研究者們通常通過向載體中添加微量組分改變其化學成分、物理性質諸如比表面、孔徑、孔分布和孔隙率等以改善其性。但是隨著反應時間的延長催化劑載體的穩定性逐漸降低以及催化劑的活性逐漸降低。

發明內容

本發明針對現有技術中銀催化劑穩定性和催化活性低的問題，提供一種比表面積可控的Ag催化劑/載體材料及其制備方法，本發明采用固氣共晶定向凝固法制備孔結構可控的Mg-xAg、Cu-xAg、Zn-xAg或Al-xAg合金微孔材料，再進行脫合金化處理得到微米孔和納米孔相復合的Ag催化劑/載體材料；Ag催化劑/載體材料具有相對密度低、比強度高、比表面積大、活性高，且孔結構尺寸可控的特點。本發明Ag催化劑/載體材料的孔徑大小連續可調且具有極高的比表面積和規則有序的結構，使反應接觸面積變大提高化學反應速率，使催化劑的活性、穩定性得以進一步提高。

一種比表面積可控的Ag催化劑/載體材料，具有規律分布的微-納復合分級多孔結構，孔隙率為20～95％。

所述比表面積可控的Ag催化劑/載體材料采用固氣共晶定向凝固法制備孔結構可控的Mg-xAg、Cu-xAg、Zn-xAg或Al-xAg合金微孔材料，再進行脫合金化處理得到規律分布的微-納復合分級多孔結構的Ag催化劑/載體材料。

所述比表面積可控的Ag催化劑/載體材料的制備方法，具體步驟如下：

(1)將高純鎂、高純銅、高純鋅、高純鋁中的一種和高純銀進行真空混合過熱熔煉得到金屬混合熔體；

(2)將氫氣通入金屬混合熔體中至預設氣壓并恒溫過熱熔煉30～60min得到固氣混合熔體；

(3)固氣混合熔體進行固氣共晶定向凝固得到Mg-xAg、Cu-xAg、Zn-xAg或Al-xAg合金微孔材料；

(4)將Mg-xAg、Cu-xAg、Zn-xAg或Al-xAg合金微孔材料進行脫合金化處理得到微米孔和納米孔相復合的Ag催化劑/載體材料。

所述步驟(1)高純鎂的純度＞99.99％、高純銅的純度＞99.99％、高純鋅的純度＞99.99％、高純鋁的純度＞99.99％、高純銀的純度＞99.99％。

所述步驟(1)金屬混合熔體中銀的質量分數為20～80％。

所述步驟(1)真空混合過熱熔煉的真空度為10^-1～10⁰Pa，真空混合過熱熔煉的溫度為T,合金屬熔體液相線+100K＜T＜合金熔體液相線+250K。

所述步驟(2)預設氣壓為0.1～0.6MPa。