[发明专利]一种除氢催化剂及其制备方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种用于有氢环境的除氢催化剂及其制备方法，其作 用原理为利用催化氢氧复合成水以消除环境中的微量氢。

(二)背景技术

随着有机加氢合成工艺的广泛使用，微氢环境越来越多。如各类 用氢实验室；铅酸蓄电池的充放电过程，部分水分解产生氢气；核潜 艇中，采用水电解制氧装置制取氧气供潜艇员呼吸，而把氢气排到艇 外；核电站安全壳内，由于高温金属与水反应也会产生氢气。所有这 些用氢以及有微量氢产生的地方，在其环境当中都存在着氢气，密闭 环境内氢的积累，很容易导致事故发生，因此尽量消除此类氢是安全 生产的必要保障。

采用催化复合氢氧为水的除氢方法是最为有效便捷的，为保证其 高效性，一般大多采用贵金属Pt和Pd为主要活性成分的催化剂， 但为保证催化剂的高效、长寿命、低成本，从现有技术尚需解决如下 问题：1、由于氢氧复合反应为气固多相催化反应，为保持催化剂的 活性，催化剂表面不能被液态水湿润(即湿水问题)，而反应的产物 却是水，因此如何控制反应系统的温度极为关键，不能过高，也不能 过低，合适的反应温度控制可使产物水以气态形式离开反应系统而保 证催化剂的有效运行。2、因为去除的微氢环境一般是室温，所以氢 氧复合的起始温度较低，所要求的催化剂应具备很高的低温活性。3、 由于使用了贵金属为活性成分，如何降低其用量以控制产品成本，是 催化剂能否商业化的关键所在。4、考虑到环境中可能含有的含硫等 毒化气体，而且要稳定运行数年之久，所以对该催化剂的抗毒能力具 有特殊要求。

现有消氢催化剂已有专利报道(US4459270，CN1040156A等)， 但一般均用Pt和Pd二种贵金属为主剂，并且由于其制备方法所限， 均存在分散度不高造成贵金属用量(≥1wt％)较大而成本较高，并 且未能完全解决湿水问题。

(三)发明内容

针对上述情况，发明人认为提高催化剂的低温活性是解决上述问 题的有效手段，关键在于如何提高贵金属于载体表面的分散度。分散 度的提高不仅可增强催化剂的低温活性，而且还能大大降低贵金属的 用量而降低成本。

本发明采用的技术方案是：一种除氢催化剂，所述的催化剂包括 载体和负载于载体上的活性组分及助剂，所述的载体为Al₂O₃，所述 的活性组分为贵金属Pd，所述的助剂为金属助剂，所述的金属助剂 为下列任意两种或三种以上的混合：Ni、Fe、Ba、Ce、La、Sm或 Pr；所述贵金属Pd的负载量为0.25～1.0wt％，所述贵金属Pd和金属 助剂中所有金属总的物质的量之比为0.3～1.5∶1。

本发明所述的金属助剂优选为下列任意两种或三种以上的组合： Ni、Fe、Sm或Ba。

本发明还提供一种制备所述的除氢催化剂的方法，所述的方法 为：按照贵金属Pd的负载量称取相应量的Al₂O₃、H₂PdCl₆、金属助 剂的硝酸盐，所述的H₂PdCl₆、金属助剂的硝酸盐配成水溶液，与高 分子化合物、有机溶剂在25～50℃温度下，置于频率为20～60KHz超 声波震荡中，搅拌1～2小时，再加入所述的Al₂O₃载体，相同超声波 震荡中，浸渍2～5小时，所述浸渍要求反应溶液完全浸没Al₂O₃载体， 浸渍完毕后，将全部反应混合物于100～120℃烘干，此处所述全部反 应混合物包括所有反应溶液和浸渍于反应溶液中的载体，然后在 300～600℃焙烧2～5小时，得到焙烧物，焙烧物在200～600℃的还原 温度下，通入纯氢气或氢氮混合气(含氢10～30％v/v)进行还原，还 原时间为2～6小时，控制气体空速为200～900h^-1，得到所述除氢催化 剂；所述高分子化合物为庚醇、己醇或辛醇，所述有机溶剂为乙醇。

本发明方法中，所述高分子化合物优选为庚醇，所述高分子化合 物与载体Al₂O₃的体积比为0.1～0.3∶1。

本发明方法中，所述有机溶剂与高分子化合物的物质的体积比是 1.0～5.0∶1。