[发明专利]具有双峰分布的催化活性材料颗粒的催化剂及其生产和再生方法以及该催化剂的用途

说明书

本发明涉及一种包含载体和催化活性材料的催化剂。催化活性材料颗粒具有双峰尺寸分布。催化活性材料的较大颗粒部分和催化活性材料的较小颗粒部分以均匀的混合形式存在于催化剂的催化活性层中。催化活性材料占催化剂的50重量％或更少。

本发明进一步涉及一种生产或再生本发明催化剂的方法。此处，使存在于载体上的催化活性材料在第一步中聚结。在另一步骤中，将另一催化活性材料施加于载体上。

本发明进一步提供了催化活性材料在使包含5或6元碳的环状分子脱氢为芳族化合物中的用途。

具有双峰尺寸分布的催化活性材料的催化剂例如由Sayari等人(Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena，58(4)(1992)285-298)已知。然而Sayari等人叙述了具有均匀分布在载体中的催化活性材料的较小颗粒部分和仅存在于载体材料的外表面的催化活性材料的较大颗粒部分的双峰尺寸分布有系统地出现在催化剂中。

Tsang等人(Fullerenes and Fullerene Nanostructure，Proceedings ofthe International Winterschool on Electronic Properties of NovelMaterials，第10版，Kirchberg，奥地利，1996年3月2-9日，第250-254页，编辑：Kuzmany，H.)报道了具有钯作为催化活性材料的碳纳米管催化剂。位于纳米管外部的钯颗粒的粒径为20-28nm。另一方面，位于纳米管内部的较小钯颗粒的平均直径为约2.6nm。因此，此处不具有均匀分布在载体上的双峰分布的钯颗粒。Tsang等人将良好的催化活性归结于位于纳米管内部的较小钯颗粒。

DE 19 900 176描述了具有双峰尺寸分布的催化活性材料的催化剂。催化活性材料为镍。将锆用作载体。催化剂的镍含量为60％或更高。

EP 1 205 240公开了将钯作为催化活性材料并将γ-三氧化二铝用作载体。聚结的金属相涂覆了催化活性材料颗粒。双峰尺寸分布的催化活性材料颗粒被认为是不利的，因为其不能使得实现最佳催化活性所需的涂覆比例。相反，推荐由金属涂覆的单峰尺寸分布的催化活性材料。

已知钝化的催化剂可再生。此处，通常致力于防止催化活性材料聚结，如通过点燃载体，因为聚结的催化活性材料颗粒基本表现出较差的催化活性。

本发明的目的是提供具有长使用寿命、高催化活性和高的所需选择性的催化剂。催化剂载体也应显示低的磨损。

本发明的另一目的是提供一种再生催化剂的方法。尤其是对生产昂贵的载体应能再次再生。由于少的方法步骤和不使用化学品如溶剂，本发明应非常廉价。此外，应能重复再生载体材料。

根据本发明，这些目的通过提供开头所述的催化剂和一种生产或再生本发明催化剂的方法而实现。

催化活性材料可以为周期表的第7-11族的材料。此处应用2005年2月4日的IUPAC周期表。因此，所考虑的元素尤其为Mn、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au。在特别优选的实施方案中，催化活性材料为钯。

催化活性材料可以各种形式施加于载体。其可以金属或单质形式如通过气相沉积施加。然而，催化活性材料也可以共价键的形式施加。以静电结合的形式施加也是可以的。实例为以催化活性材料的盐或配合物形式施加。其它催化活性材料例如可通过DE 19 533 665中所述的方法施加于载体上。

优选用Pd(NO₃)₂的硝酸水溶液浸渍氧化物载体。此处，Pd(NO₃)₂溶液的Pd含量基于溶液通常为5-20重量％，优选10-15重量％，特别优选11-13重量％。

在另一实施方案中，使用Pd(NO₃)₂溶液的各浸渍步骤使载体的Pd含量基于载体增加了1重量％或更低，优选0.1-0.5重量％。

浸渍也可使用本领域熟练技术人员已知的其它Pd盐或配合物如亚硝酰基硝酸盐、卤化物、碳酸盐、羧酸盐、乙酰丙酮化物、氯配合物、亚硝酸盐配合物或胺配合物进行。

催化活性材料通常以活性形式存在于载体上。所述活性形式取决于特定情况下所选催化活性材料。

催化活性材料通常呈还原形式时是活性的。为此，在催化活性材料呈共价或静电键合形式的情况下，通常必须还原催化活性材料。