[發明專利]一種活性炭負載的金基催化劑及其制備方法和在乙炔加氫中的應用

有效

• 申請號: 202010894559.9
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112191244B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 張群峰;張超杰;周媛;盧春山;豐楓;李小年
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01J23/52
• 分類號: B01J23/52;B01J27/24;B01J37/02;B01J37/08;B01J37/18;C07C5/09;C07C11/04
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;朱思蘭

本發明提供了一種活性炭負載的金基催化劑及其制備方法，以及在乙炔加氫反應中的應用；本發明將雜原子氮和雜原子硫引入載體的骨架結構，通過焙燒處理使得催化劑結構更加穩固，氮硫元素更不易流失；摻雜氮硫所產生的大量缺陷位有利于金屬納米顆粒與載體穩定結合，雜原子氮其作為強供電子配體，使得貴金屬表面電子云密度增加，弱化了乙烯在其表面的吸附，有利于乙烯及時脫附；雜原子硫發揮了錨定作用，活性金屬粒徑更小，更不容易發生團聚，提高了金顆粒的分散度和穩定性，兩者共同作用使得金屬納米顆粒在加氫反應中不易團聚或流失，有利于延長催化劑壽命；本發明催化劑在催化乙炔加氫反應中對乙烯的選擇性高，乙炔轉化率高。

技術領域

本發明涉及一種活性炭負載的金基催化劑及其制備方法和在乙炔加氫中的應用。

背景技術

乙烯作為重要的工業有機化工原料，主要用來生產聚乙烯、環氧乙烷、乙醇等。在采用乙炔作為原料生產乙烯的過程中，不可避免的殘留部分的乙炔，而殘留的乙炔聚合形成低聚物對催化劑產生毒化作用，因此除去乙烯氣流中少量殘存的乙炔是化學工業中的重要過程。

基于以上的背景，本發明提出活性炭負載的金基催化劑，以金作為活性組分，在活性炭載體中摻雜了氮、硫元素，雜原子硫是通過錨定金，提高了金顆粒的分散度和穩定性；雜原子氮作為一種強供電子配體，提高了活性組分金周圍電子云密度，弱化了乙烯在其表面的吸附，促進了乙烯脫附。兩者共同作用使得金屬納米顆粒在加氫反應過程中不易團聚和流失，活性更佳，有利于延長催化劑壽命。

發明內容

本發明的目的在于提供一種活性炭負載的金基催化劑及其制備方法。該催化劑在乙炔的轉化率和乙烯的選擇性上表現較好，催化劑穩定性良好，可多次回收重復利用。

本發明的技術方案如下：

一種活性炭負載的金基催化劑，按如下方法制備得到：

(1)將活性炭置于硝酸水溶液中，在75～90℃下攪拌10～12h，之后冷卻至室溫(20～30℃)，過濾，用去離子水洗滌至中性，干燥(110℃，12h)，得到經過硝酸處理的活性炭；將苯硫醚、尿素溶于乙醇，得到浸漬液，將經過硝酸處理的活性炭加入所得浸漬液中，于50℃超聲20～30min，干燥(120℃，12h)后放入管式爐中，在惰性氣體(氮氣、氬氣、氦氣中的一種或多種)氛圍下，升溫至800℃(速率5℃/min)焙燒3～5h，得到氮、硫雙摻雜活性炭；

所述活性炭的顆粒粒度在100～1000目(優選200～500目)，比表面積為600～2000m²/g(優選1000～1800m²/g)；

所述硝酸水溶液的濃度為5～20wt％，所述硝酸水溶液的體積用量以活性炭的質量計為8～45mL/g；

所述苯硫醚、尿素、經過硝酸處理的活性炭的質量比為0.03～0.15：0.01～0.05：1，優選0.06～0.12：0.02～0.04：1；

所述乙醇的體積用量以經過硝酸處理的活性炭的質量計為4～8mL/g；

(2)采用等體積浸漬法，向步驟(1)所得氮、硫雙摻雜活性炭中邊攪拌邊滴加氯金酸水溶液，室溫下浸漬10～12h，干燥(120℃，12h)，冷卻后得到所述活性炭負載的金基催化劑；

所述氯金酸水溶液的濃度為0.005～0.1g/mL；

所得活性炭負載的金基催化劑中，(基于載體質量)金的負載量為0.05～1.5wt％，優選0.1～1wt％。

本發明所述活性炭負載的金基催化劑可應用于乙炔加氫反應中；