[发明专利]Ru/MWCNTs催化剂及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，特别涉及一种Ru/MWCNTs催化剂及其制备方法。

背景技术

负载型钌碳催化剂广泛应用于氨的合成、葡萄糖加氢制山梨醇、含苯环化合物的加氢等。葡萄糖催化加氢制备山梨醇是目前制备山梨醇的主要途径，山梨醇广泛应用于食品、药品、化妆品等领域。在一定压力下，以间歇式反应釜或循环式流动床作为反应器，以浓度为50% 的葡萄糖溶液作为原料，在催化剂作用下，采用液相催化加氢的方法制得山梨醇。

目前，采用催化加氢法制备山梨醇所用的催化剂大部分是以镍作为活性组分。以前主要选用雷尼镍作为催化剂，该催化剂成本较低。后来，由于负载型镍催化剂的活性较高，负载型镍催化剂得到了更广泛的应用。但是镍催化剂在使用过程中易发生镍的流失，如在葡萄糖加氢过程中，会发生镍的溶解，从而导致催化剂活性降低，且山梨醇溶液中镍的含量较高。在食品、药品及化妆品行业中，镍的可残留最大量是2mg/kg，因此山梨醇中的镍必须被去除，而去除山梨醇中的镍则会大大增加生产的成本。近年来，人们对贵金属作为葡萄糖加氢制备山梨醇的催化剂进行了研究，结果表明，负载型钌催化剂的活性最好，催化活性和催化剂的使用寿命都要优于镍催化剂。负载量为1%的钌催化剂催化葡萄糖加氢生成山梨醇的转化率和选择性与负载量为66.78%的镍催化剂相当。由于钌的价格较镍高，因此需要使用大比表面的载体，以使金属钌得到充分利用、降低钌的使用量。目前，以活性炭作为载体的钌碳催化剂（Ru/AC）已有一些报道。

碳纳米管（CNTs）是一种新型碳材料，分为单壁碳纳米管(SWCNTs)、双壁碳纳米管(DWCNTs)和多壁碳纳米管（MWCNTs）。碳纳米管具有独特的导电和导热性能，再加上还具有较高的比表面、可调控的纳米中空管腔结构和好的稳定性，因此作为负载型催化剂的载体在催化加氢、脱氢和电催化领域有很好的应用前景。

碳纳米管与活性炭的孔径结构以及表面活性中心的种类不同，一般活性炭载体的活性中心为表面的各类含氧官能团和表面结构缺陷，并且活性炭的孔径大小分布范围较宽，部分较细的微孔在反应中难以被利用；而碳纳米管则不同，纳米管的孔径以中孔居多，且由于碳纳米管是由石墨演化而来，它主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管组成，因而含有大量未成对的离域电子（sp²π电子）沿管壁游动，这些共轭离域π电子构成金属的主要吸附沉积中心，这样的吸附中心有利于催化剂的催化作用；同时碳纳米管的孔径分布比较均匀，比表面能得到很好的利用。