[发明专利]一种炭负载金催化剂的制备方法及该催化剂的应用

说明书

(一)技术领域

本发明属于催化剂制备技术及其应用范围，具体的说，涉及一种炭负载金催化剂的制备方法及该炭负载金催化剂在乙炔氢氯化合成氯乙烯反应中的应用。

(二)背景技术

氯乙烯是用途广泛的通用塑料聚氯乙烯的单体。基于我国油气短缺、煤资源丰富的能源结构特点，相比源于石油化工路线的乙烯法，煤化工路线的乙炔法制备氯乙烯的工艺有着很大的资源与成本优势，我国有超过80％的氯乙烯通过乙炔法工艺生产。工业用氯化汞催化剂的易挥发性质导致的汞流失对生态环境造成巨大的危害，且造成催化剂失活。因此，开发乙炔法合成氯乙烯的非汞催化剂十分必要。

炭负载金催化剂被认为是最有可能替代炭载汞催化剂应用于催化乙炔氢氯化合成氯乙烯工业。文献公开报道[Hutchings G.等，Vapor phase hydrochlorination of acetylene:Correlation of catalytic activity of supported metal chloride catalysts[J].J.Catal.,1985,96(1):292-295.]将金属离子的催化活性与其标准电极电势相关联，提出金属离子标准电极电势和催化活性正相关。根据该规律，三氯化金(AuCl₃)因其高电极电势被证实具有最高的催化活性(Hutchings G.Vapor phase hydrochlorination of acetylene with group VIII and IB metal chloride catalysts[J].Appl.Catal.,1988,43:33-39.)。但是，由于载体炭本身具有较强的还原能力，易造成负载的AuCl₃被还原成没有催化活性的Au⁰。因此，在催化剂制备过程中需要采用强氧化剂来活化和稳定该活性相。文献[Catal Lett.124(2008)165-167.；Catal Lett.144(2014)1-8.；Catal Sci Technol.3(2013)128-134.；J Catal.297(2013)128-136.；Chem Eng J.242(2014)69-75.；Appl Catal,B.142-143(2013)234-240.；Catal Sci Technol.4(2014)4426-4432.；Catal Lett.134(2010)102-109.；Appl Catal,A.475(2014)292-296.；React Kinet,Mech Catal.112(2014)189-198.；J Catal.316(2014)141-148.；Green Chem.15(2013)829-836.；J Ind Eng Chem.18(2012)49-54.；ChemPlusChem.80(2015)196-201.；RSC Adv.5(2015)6925-6931.；Green Chem.17(2015)356-364.]和专利[CN 201310468272.X，CN 201110134607.5，CN 201110150286.8，CN 201110199651.4]无一例外的采用王水作为金催化剂制备过程中的溶剂和活化剂，实现稳定AuCl₃物种的氧化态、提高其分散度等目的，进而提高炭载金催化剂的活性和稳定性。但是，王水在配置和使用过程中易分解产生大量的有毒气体(NOCl、Cl₂、NO_x)，这些气体不仅严重污染环境，同时还危害操作人员的身体健康。此外，王水的强腐蚀性还会严重地腐蚀和损坏仪器和设备。因此，如何更绿色地制备和活化金催化剂对于其工业化开发和应用具有重要的现实意义。在现有技术报道中，除了广泛地采用王水，用于炭载金催化剂的溶剂和活化剂鲜有研究；更进一步，在活化效果达到或者超过王水的前提下，可替代王水的绿色溶剂和活化剂的研究还未见公开报道。

基于上述背景，本发明所要解决的技术问题是：提供一种可以替代王水的绿色溶剂和活化剂，应用于制备催化乙炔氢氯化合成氯乙烯的炭负载金催化剂，其具有达到或超过王水的活化效果的特征。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种炭负载金催化剂的制备方法及所述炭负载金催化剂在乙炔氢氯化合成氯乙烯反应中的应用，该制备方法克服现有王水应用于制备炭负载金催化剂过程中产生有毒气体危害人体健康和造成污染环境等缺点，采用双氧水/盐酸混合液代替王水作为溶剂和活化剂，对环境污染和人体危害小，制备得到的催化剂活性相稳定、催化活性高、选择性高、稳定性好。