[发明专利]一种真空浸渍高选择性铂炭催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化技术领域，尤其涉及的是一种真空浸渍高选择性铂炭催化剂的制备方法。

背景技术

铂族金属催化剂具有良好的催化性能，在石油化工和有机合成中占有极其重要的地位，广泛用于加氢、脱氢、氧化、还原、异构化、芳构化、裂化等反应。催化剂的催化性能，除取决于催化剂的组成和含量之外，还与催化剂的制备方法和工艺条件等密切相关，同一种原料，相同的组成和含量，制备方法不同，催化剂的活性和热稳定性可能有很大的差异。因此，研究高选择性铂炭催化剂的制备方法具有极为重要的意义。

传统沉淀法或浸渍法在制备铂炭催化剂的过程中，活性组分的粒径、分散度和催化剂的选择性均受载体炭的物化性质、搅拌的速度、反应的温度、反应体系的浓度、还原剂的浓度及其种类等复杂因素影响。如在沉淀—还原过程中铂晶核会在液相中或载体表面上长大、团聚，所制备的催化剂的活性组分颗粒范围广、粒径大、分布不均匀、分散度低，难以制备高选择性高活性长寿命的铂炭催化剂。

胶体溶液法制备的铂炭催化剂虽能解决活性组分铂的粒径、团聚和分散度三个问题，但该方法制备的铂炭催化剂活性组分绝大数裸露沉积于载体炭表面，极少渗透至载体炭近外表面内，此法无法解决活性组分纳米铂与载体炭附着牢固问题，在催化反应中催化剂初始活性表现好，但没有后劲，重复套用次数少、使用寿命短。

中国专利ZL200810031255.9中介绍了一种高活性纳米晶铂炭催化剂的制备方法，包括铂络合物的制备、铂络合物的吸附、还原剂的配置、微波还原和干燥等步骤。胶体铂催化剂负载化是克服这些不足而又保持胶体铂催化剂高选择性、高活性和反应条件温和的有效途径之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供了一种真空浸渍高选择性铂炭催化剂的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种真空浸渍高选择性铂炭催化剂的制备方法，其步骤如下：

(1)铂前驱体溶液的配制

称取氯铂酸，加去离子水稀释铂至20-50g/L，并向氯铂酸溶液中加入润滑剂，在搅拌下，调节pH至1-5，制得铂前驱体溶液；

(2)活性炭的预处理

在常温下，将活性炭用5倍体积的0.5mol/L的硝酸处理4h，过滤，用2-5倍质量的去离子水浸泡，在搅拌下，调节pH至1-5，浸泡4-12h，过滤、干燥；

(3)真空浸渍

将(2)中预处理好的活性炭放入专用塑料桶中和(1)中配制好的铂前驱体溶液一起置于手套真空箱中，充氮气、抽真空反复3-5次，将铂前驱体溶液保持温度30-50℃，然后将其缓慢加入到活性炭中，边加边搅拌，将颗粒磨碎，通入氮气保护，常压4-24h；

(4)液相逆位还原

将(3)中真空浸渍的铂活性炭缓慢加入到还原剂中，还原剂的温度控制为40-80℃；

(5)陈化、过滤、洗涤和干燥

将(4)中的物料经15-35℃陈化1-10h，陈化结束后物料用0.05-1.5mol/L盐酸或醋酸调pH为2-6，然后用去离子水过滤洗涤至用硝酸银检测无白色沉淀为止，于80-120℃干燥箱中干燥，制得铂的负载量为0.5-10％wt(铂的负载量为铂和活性炭的质量百分比)的高选择性铂炭催化剂。

所述的制备方法，步骤(1)中，所述润滑剂为蓖麻油、硅油、脂肪酸酰胺、油脂、油酸和羧酸的一种或几种配制而成；润滑剂的用量为铂质量的0.01-5倍。

所述的制备方法，步骤(1)和(2)中，调节pH的溶剂为Na₂CO₃、醋酸钠、EDTA或NaHCO₃中的一种或两种，溶液的质量分数为5-20％。

所述的制备方法，步骤(4)中，所述还原剂为甲醛、甲酸、乙酸钠、柠檬酸钠、水合肼、硼氢化钠的一种或几种配制而成的混合物；还原剂的浓度为0.05-2mol/L，还原剂的用量为1克活性炭加5-30毫升还原剂。

本发明的制备方法，不但解决了传统沉淀法和浸渍法活性低、选择性差和使用寿命短等问题，而且保持了与胶体铂催化剂相似的粒径分布和颗粒尺寸。本发明制备方法采用的真空浸渍使活性组分铂能充分分散到载体内部，且铂纳米粒子分散度均匀；采用的液相逆位还原，保持铂纳米粒子、增强铂纳米粒子的附着力。

本发明的制备方法节能环保、易于控制、稳定性好，制备的铂炭催化剂活性组分颗粒范围窄、粒径小、分布均匀、活性高、选择性好、使用寿命长。

具体实施方式