一種鈀炭催化劑的製備方法
2024-04-07 17:04:05
一種鈀炭催化劑的製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種鈀炭催化劑的製備方法，首先對活性炭進行酸鹼處理與氧化處理，增加活性炭的酸性含氧基團，然後將活性炭投入到噴霧流化床設備內，在噴霧流化床內通過流化床側部的多點噴槍將製備好的氯化鈀溶液連續噴霧分散到微細的活性炭上，再通入氫氣還原，最後用純水洗滌氯離子，離心乾燥後獲得蓬鬆且呈顆粒狀的鈀炭催化劑。本發明鈀炭催化劑的製備方法，工藝簡便、易操作控制，能夠生產出蓬鬆狀的鈀炭催化劑，使得鈀炭催化劑的反應活力能夠充分發揮，提高了產品的反應活性。
【專利說明】一種鈀炭催化劑的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及材料製備【技術領域】，具體涉及一種鈀炭催化劑的製備方法。
【背景技術】
[0002]鈀炭催化劑催化活性高、選擇性好，在石油化工、製藥、精細化工和有機合成中佔有舉足輕重的地位。自從1872年發現鈀炭對苯環上的硝基加氫還原反應具有催化作用以來，鈀炭催化加氫以其流程簡、轉化率高、產率高和三廢少等優點，引起了國內外極大的關注。
[0003]在現今煉油、製藥、石油化工等工業催化反應中，有很多的鈀催化反應，尤其是氫化反應中的選擇加氫，以及氧化反應中選擇氧化生產乙醛、醋酸乙烯、甲基丙烯酸甲酯均廣泛採用鈀催化劑；另外，對石油重整反應，鈀也是常選取的催化劑組分之一。但是當前的鈀炭催化劑仍然存在諸多缺陷，例如，受產品比表面積、孔結構、表面化學性質等的影響，鈀炭催化劑的反應活力不能充分發揮出來。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種鈀炭催化劑的製備方法，解決了現有技術中的生產方法製備的鈀炭催化劑的反應活力不能充分發揮的技術問題。
[0005]本發明所採用的技術方案為.一種鈀炭催化劑的製備方法，按照以下步驟實施:
[0006]步驟1:對活性炭進行酸鹼處理，溶解活性炭中的雜質和降低活性炭中的灰分含量，具體步驟如下:
[0007]1.1，將活性炭與質量分數為1%?5%的鹽酸溶液按質量比1:3?7混合後攪拌均勻，加熱煮沸I?3h後過濾，水洗兩次，在100°C烘箱中乾燥，得到經酸處理後的活性炭；
[0008]1.2，將經酸處理後的活性炭與質量分數為1%?5%的氫氧化鈉溶液按質量比1:3?7混合後攪拌均勻，加熱煮沸I?3h後過濾，水洗兩次，在100°C烘箱中乾燥，得到經酸鹼處理後的活性炭；
[0009]步驟2:對經酸鹼處理後的活性炭進行氧化處理，進一步去除活性炭中的雜質，具體步驟如下:
[0010]將經酸鹼處理後的活性炭與質量分數為5%?10%的硝酸溶液按質量比1:3?6混合後攪拌均勻，加熱煮沸I?4h後過濾，水洗兩次，並在100°C烘箱中乾燥；
[0011]步驟3:製備蓬鬆狀態的呈顆粒狀的鈀炭催化劑
[0012]3.1首先設置噴霧流化床的溫度為45°C?55°C，將經步驟2處理後的活性炭投入到噴霧流化床設備內，與噴霧流化床溫度相同的熱氮氣從噴霧流化床的底部由鼓風機進入噴霧流化床中，熱氮氣由下向上流動，從噴霧流化床頂部的引風機引出，保持活性炭在噴霧流化床內成沸騰狀態；再採用噴霧流化床側部的多點噴槍將質量分數為0.5%?3%的氯化鈀水溶液連續噴霧分散到活性炭上，氯化鈀與活性炭的質量比為I?20:100，氯化鈀水溶液噴完後，使氯化鈀水溶液和活性炭繼續混合0.5?2h ;
[0013]3.2然後設置噴霧流化床的溫度為55?75°C，停止通入氮氣，從噴霧流化床底部的鼓風機通入與噴霧流化床溫度相同的熱氫氣，熱氫氣由下向上流動，從噴霧流化床頂部的引風機引出，保持粘附有氯化鈀水溶液的活性炭在噴霧流化床內成沸騰狀態，持續通入氫氣2?4小時進行還原反應，之後得到鈀炭催化劑；
[0014]3.3用純水將鈀炭催化劑衝入離心機內，加純水衝洗氯離子，離心乾燥後，得到一定含水率的蓬鬆且呈顆粒狀的鈀炭催化劑。
[0015]本發明的特點還在於，
[0016]步驟3.3中鈀炭催化劑的含水率為50?70%。
[0017]本發明的有益效果為:本發明方法能夠生產出蓬鬆狀態的鈀炭催化劑，使得鈀炭催化劑的反應活力能夠充分發揮，提高了產品的活性，而且本發明的製備方法，工藝簡便、易操作控制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明製備的鈀炭催化劑的SEM照片。
【具體實施方式】
[0019]下面結合【具體實施方式】並參照附圖，對本發明進一步詳細說明。
[0020]本發明的鈀炭催化劑的製備方法，按照以下步驟實施:
[0021]步驟1:對活性炭進行酸鹼處理，溶解活性炭中的雜質和降低活性炭中的灰分含量，具體步驟如下:
[0022]1.1，將活性炭與質量分數為1%?5%的鹽酸溶液按質量比1:3?7混合後攪拌均勻，加熱煮沸I?3h後過濾，水洗兩次，在100°C烘箱中乾燥，得到經酸處理後的活性炭；
[0023]1.2，將經酸處理後的活性炭與質量分數為1%?5%的氫氧化鈉溶液按質量比1:3?7混合後攪拌均勻，加熱煮沸I?3h後過濾，水洗兩次，在100°C烘箱中乾燥，得到經酸鹼處理後的活性炭；
[0024]步驟2:對經酸鹼處理後的活性炭進行氧化處理，進一步去除活性炭中的雜質，具體步驟如下:
[0025]將經酸鹼處理後的活性炭與質量分數為5%?10%的硝酸溶液按質量比1:3?6混合後攪拌均勻，加熱煮沸I?4h後過濾，水洗兩次，並在100°C烘箱中乾燥；
[0026]步驟3:製備蓬鬆狀態的呈顆粒狀的鈀炭催化劑
[0027]3.1首先設置噴霧流化床的溫度為45°C?55°C，將經步驟2處理後的活性炭投入到噴霧流化床設備內，與噴霧流化床溫度相同的熱氮氣從噴霧流化床的底部由鼓風機進入噴霧流化床中，熱氮氣由下向上流動，從噴霧流化床頂部的引風機引出，保持活性炭在噴霧流化床內成沸騰狀態；採用噴霧流化床側部的多點噴槍將質量分數為0.5%?3%的氯化鈀水溶液連續噴霧分散到活性炭上，氯化鈀與活性炭的質量比為I?20:100，氯化鈀水溶液噴完後，使氯化鈀水溶液和活性炭繼續混合0.5?2h ;
[0028]3.2然後設置噴霧流化床的溫度為55?75°C，停止通入氮氣，從噴霧流化床底部的鼓風機通入與噴霧流化床溫度相同的熱氫氣，熱氫氣由下向上流動，從噴霧流化床頂部的引風機引出，保持粘附有氯化鈀水溶液的活性炭在噴霧流化床內成沸騰狀態，持續通入氫氣2?4小時進行還原反應，之後得到鈀炭催化劑；
[0029]3.3用純水將鈀炭催化劑衝入離心機內，加純水衝洗氯離子，離心乾燥後，得到含水率50?70%的蓬鬆且呈顆粒狀的鈀炭催化劑。
[0030]採用硝酸溶液對活性炭進行氧化處理，不僅可以去除活性炭中的一些雜質金屬，還能增加活性炭表面的含氧基團，防止貴金屬吸附時的直接還原，有效抑制貴金屬晶粒度的增大。另外，活性炭的氧化處理會增大表面酸性含氧基團的濃度，酸性含氧基團對金屬分散度有重要影響，它提供了晶核形成的位置，增強了活性炭表面的親水性，還可使氫溢流在100°C以下即可發生。隨著硝酸濃度的增大，含氧基團濃度變化呈現先增大後減少的趨勢，活性炭表面的羧基、酚羥基和內酯基濃度可通過調節硝酸的濃度來加以控制。
[0031]經氧化處理後的活性炭在噴霧流化床內沸騰時，利用噴霧流化床側面的多點噴槍將製備好的氯化鈀溶液噴到活性炭外表面，經過氫氣還原會在活性炭表面形成納米級晶粒，最終得到蓬鬆狀態的鈀炭催化劑，增大了活性金屬比表面積，從而增大了鈀炭催化劑的催化活性。
[0032]參見圖1，從圖中可以看出，微觀下催化劑顆粒表面凹凸不平，結構鬆散，表明了本發明製備的鈀炭催化劑呈蓬鬆狀態。
[0033]本發明鈀炭催化劑的製備方法，工藝簡便、易操作控制，能夠生產出蓬鬆狀的鈀炭催化劑，使得鈀炭催化劑的反應活力能夠充分發揮，提高了產品的反應活性。
[0034]實施例1
[0035]將活性炭與質量分數為I %的鹽酸溶液按質量比1:3混合後攪拌均勻，加熱煮沸2h後過濾，水洗兩次，在100°C烘箱中乾燥，得到經酸處理後的活性炭；將經酸處理後的活性炭與質量分數為3%氫氧化鈉溶液按質量比1:5混合後攪拌均勻，加熱煮沸Ih後過濾，水洗兩次，在100°C烘箱中乾燥，得到經酸鹼處理後的活性炭；將經酸鹼處理後的活性炭與質量分數為5%的硝酸溶液按質量比1:6混合後攪拌均勻，加熱煮沸3h後過濾，水洗兩次，並在100°C烘箱中乾燥，得到經氧化處理的活性炭；
[0036]首先設置噴霧流化床的溫度為45°C，將經氧化處理的活性炭投入到噴霧流化床設備內，450C的熱氮氣從噴霧流化床的底部由鼓風機進入噴霧流化床中，由下向上流動，從噴霧流化床頂部的引風機引出，保持活性炭在噴霧流化床內成沸騰狀態；稱取活性炭質量8 %的氯化鈀，配置成質量分數為I %的氯化鈀水溶，採用噴霧流化床側部的多點噴槍將氯化鈀水溶液連續噴霧分散到活性炭上，氯化鈀水溶液噴完後，使氯化鈀水溶液和活性炭繼續混合Ih ;再設置噴霧流化床的溫度為55°C，停止通入氮氣，從噴霧流化床底部的鼓風機通入55°C的熱氫氣，熱氫氣由下向上流動，從噴霧流化床頂部的引風機引出，保持粘附有氯化鈀水溶液的活性炭在噴霧流化床內成沸騰狀態，持續通入氫氣4小時進行還原反應，之後得到鈀炭催化劑；最後用純水將鈀炭催化劑衝入離心機內，再加純水衝洗氯離子，離心乾燥後得到含水率為60%的蓬鬆且呈顆粒狀的鈀炭催化劑。
[0037]實施例2
[0038]將活性炭與質量分數為3%的鹽酸溶液按質量比1:5混合後攪拌均勻，加熱煮沸Ih後過濾，水洗兩次，在100°C烘箱中乾燥，得到經酸處理後的活性炭；將經酸處理後的活性炭與質量分數為5 %氫氧化鈉溶液按質量比1:3混合後攪拌均勻，加熱煮沸2h後過濾，水洗兩次，在100°C烘箱中乾燥，得到經酸鹼處理後的活性炭；將經酸鹼處理後的活性炭與質量分數為10%的硝酸溶液按質量比1:3混合後攪拌均勻，加熱煮沸Ih後過濾，水洗兩次，並在100°C烘箱中乾燥，得到經氧化處理的活性炭；
[0039]首先設置噴霧流化床的溫度為50°C，將經氧化處理的活性炭投入到噴霧流化床設備內，500C的熱氮氣從噴霧流化床的底部由鼓風機進入噴霧流化床中，由下向上流動，從噴霧流化床頂部的引風機引出，保持活性炭在噴霧流化床內成沸騰狀態；稱取活性炭質量
I%的氯化鈀，配置成質量分數為0.5%的氯化鈀水溶，採用噴霧流化床側部的多點噴槍將氯化鈀水溶液連續噴霧分散到活性炭上，氯化鈀水溶液噴完後，使氯化鈀水溶液和活性炭繼續混合2h ;再設置噴霧流化床的溫度為60°C，停止通入氮氣，從噴霧流化床底部的鼓風機通入60°C的熱氫氣，熱氫氣由下向上流動，從噴霧流化床頂部的引風機引出，保持粘附有氯化鈀水溶液的活性炭在噴霧流化床內成沸騰狀態，持續通入氫氣3小時進行還原反應，之後得到鈀炭催化劑；最後用純水將鈀炭催化劑衝入離心機內，再加純水衝洗氯離子，離心乾燥後得到含水率為50%的蓬鬆且呈顆粒狀的鈀炭催化劑。
[0040]實施例3
[0041]將活性炭與質量分數為5%的鹽酸溶液按質量比1:7混合後攪拌均勻，加熱煮沸3h後過濾，水洗兩次，在100°C烘箱中乾燥，得到經酸處理後的活性炭；將經酸處理後的活性炭與質量分數為I %氫氧化鈉溶液按質量比1:7混合後攪拌均勻，加熱煮沸3h後過濾，水洗兩次，在100°C烘箱中乾燥，得到經酸鹼處理後的活性炭；將經酸鹼處理後的活性炭與質量分數為7%的硝酸溶液按質量比1:5混合後攪拌均勻，加熱煮沸2h後過濾，水洗兩次，並在100°C烘箱中乾燥，得到經氧化處理的活性炭；
[0042]首先設置噴霧流化床的溫度為55°C，將經氧化處理的活性炭投入到噴霧流化床設備內，550C的熱氮氣從噴霧流化床的底部由鼓風機進入噴霧流化床中，由下向上流動，從噴霧流化床頂部的引風機引出，保持活性炭在噴霧流化床內成沸騰狀態；稱取活性炭質量20%的氯化鈀，配置成質量分數為3%的氯化鈀水溶，採用噴霧流化床側部的多點噴槍將氯化鈀水溶液連續噴霧分散到活性炭上，氯化鈀水溶液噴完後，使氯化鈀水溶液和活性炭繼續混合0.5h ;再設置噴霧流化床的溫度為75°C，停止通入氮氣，從噴霧流化床底部的鼓風機通入75°C的熱氫氣，熱氫氣由下向上流動，從噴霧流化床頂部的引風機引出，保持粘附有氯化鈀水溶液的活性炭在噴霧流化床內成沸騰狀態，持續通入氫氣2小時進行還原反應，之後得到鈀炭催化劑；最後用純水將鈀炭催化劑衝入離心機內，再加純水衝洗氯離子，離心乾燥後得到含水率為70%的蓬鬆且呈顆粒狀的鈀炭催化劑。
[0043]實施例4
[0044]將活性炭與質量分數為4%的鹽酸溶液按質量比1:4混合後攪拌均勻，加熱煮沸2h後過濾，水洗兩次，在100°C烘箱中乾燥，得到經酸處理後的活性炭；將經酸處理後的活性炭與質量分數為2 %氫氧化鈉溶液按質量比1:6混合後攪拌均勻，加熱煮沸2h後過濾，水洗兩次，在100°C烘箱中乾燥，得到經酸鹼處理後的活性炭；將經酸鹼處理後的活性炭與質量分數為8%的硝酸溶液按質量比1:4混合後攪拌均勻，加熱煮沸4h後過濾，水洗兩次，並在100°C烘箱中乾燥，得到經氧化處理的活性炭；
[0045]首先設置噴霧流化床的溫度為50°C，將經氧化處理的活性炭投入到噴霧流化床設備內，500C的熱氮氣從噴霧流化床的底部由鼓風機進入噴霧流化床中，由下向上流動，從噴霧流化床頂部的引風機引出，保持活性炭在噴霧流化床內成沸騰狀態；稱取活性炭質量15%的氯化鈀，配置成質量分數為2%的氯化鈀水溶，採用噴霧流化床側部的多點噴槍將氯化鈀水溶液連續噴霧分散到活性炭上，氯化鈀水溶液噴完後，使氯化鈀水溶液和活性炭繼續混合1.5h ;再設置噴霧流化床的溫度為65°C，停止通入氮氣，從噴霧流化床底部的鼓風機通入65°C的熱氫氣，熱氫氣由下向上流動，從噴霧流化床頂部的引風機引出，保持粘附有氯化鈀水溶液的活性炭在噴霧流化床內成沸騰狀態，持續通入氫氣2.5小時進行還原反應，之後得到鈀炭催化劑；最後用純水將鈀炭催化劑衝入離心機內，再加純水衝洗氯離子，離心乾燥後得到含水率為65%的蓬鬆且呈顆粒狀的鈀炭催化劑。
【權利要求】
1.一種鈀炭催化劑的製備方法，其特徵在於，按照以下步驟實施: 步驟1:對活性炭進行酸鹼處理，溶解活性炭中的雜質和降低活性炭中的灰分含量，具體步驟如下: 1.1，將活性炭與質量分數為1%?5%的鹽酸溶液按質量比1:3?7混合後攪拌均勻，加熱煮沸1?3卜後過濾，水洗兩次，在1001烘箱中乾燥，得到經酸處理後的活性炭； 1.2，將經酸處理後的活性炭與質量分數為1%?5%的氫氧化鈉溶液按質量比1:3?7混合後攪拌均勻，加熱煮沸1?3卜後過濾，水洗兩次，在1001烘箱中乾燥，得到經酸鹼處理後的活性炭； 步驟2:對經酸鹼處理後的活性炭進行氧化處理，進一步去除活性炭中的雜質，具體步驟如下: 將經酸鹼處理後的活性炭與質量分數為5%?10%的硝酸溶液與按質量比1:3?6混合後攪拌均勻，加熱煮沸1?411後過濾，水洗兩次，並在1001烘箱中乾燥； 步驟3:製備蓬鬆狀態的呈顆粒狀的鈀炭催化劑 3.1首先設置噴霧流化床的溫度為451?551，將經步驟2處理後的活性炭投入到噴霧流化床設備內，與噴霧流化床溫度相同的熱氮氣從噴霧流化床的底部由鼓風機進入噴霧流化床中，熱氮氣由下向上流動，從噴霧流化床頂部的引風機引出，保持活性炭在噴霧流化床內成沸騰狀態；再採用噴霧流化床側部的多點噴槍將質量分數為0.5%?3%的氯化鈀水溶液連續噴霧分散到活性炭上，氯化鈀與活性炭的質量比為1?20: 100，氯化鈀水溶液噴完後，使氯化鈀水溶液和活性炭繼續混合0.5?21！； 3.2然後設置噴霧流化床的溫度為55?751，停止通入氮氣，從噴霧流化床底部的鼓風機通入與噴霧流化床溫度相同的熱氫氣，熱氫氣由下向上流動，從噴霧流化床頂部的引風機引出，保持粘附有氯化鈀水溶液的活性炭在噴霧流化床內成沸騰狀態，持續通入氫氣2?4小時進行還原反應，之後得到鈀炭催化劑； 3.3用純水將鈀炭催化劑衝入離心機內，加純水衝洗氯離子，離心乾燥後，得到一定含水率的蓬鬆且呈顆粒狀的鈀炭催化劑。
2.根據權利要求1所述的一種鈀炭催化劑的製備方法，其特徵在於，步驟3.3中鈀炭催化劑的含水率為50?70%。
【文檔編號】B01J23/44GK104399455SQ201410795145
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月18日 優先權日:2014年12月18日
【發明者】蔡萬煜, 李偉峰, 李曉龍, 王小菊 申請人:陝西瑞科新材料股份有限公司