[发明专利]一种乙炔选择性加氢催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种乙炔选择性加氢催化剂的制备方法，主要是解决现有技术存在的Pd颗粒尺寸分布宽、分布均匀性不佳、作为基底的金属氧化物缺乏可控的纳米结构等缺点。首先通过介孔材料提供三维纳米结构，在其上沉积金属氧化物，得到具有与介孔材料相同三维纳米结构的金属氧化物基底，然后使用原子层沉积技术沉积在金属氧化物基底表面担载纳米Pd金属颗粒，可通过不同的沉积周期数调节Pd和金属氧化物的担载量。采用本发明制备的催化剂具有三维纳米结构，比表面积大，且Pd金属粒子分散度高、分布均匀、尺度均一，在乙炔选择性加氢催化反应中显示出优良的活性、选择性和稳定性。该方法避免了浸渍法和化学镀法制备过程中存在的金属粒子尺寸分布宽、分布不均匀的特点。

技术领域

本发明涉及一种催化剂制备方法，尤其涉及一种乙炔选择性加氢催化剂的制备方法。

背景技术

乙烯是一种基础的化工原料，是许多有机物合成的中间体，工业上常用于制备塑料、合成纤维、有机溶剂等。其产量已经成为衡量一个国家石油化工发展水平的标志。在石油裂解制备乙烯的工业生产过程当中，会伴有少量乙炔的生成，乙炔的存在严重的影响乙烯聚合催化剂的性能，降低产品的质量。因此，降低富乙烯环境中乙炔的含量是乙烯聚合工艺当中十分重要的一环。常见的脱除乙炔的方法有溶剂吸收法、选择加氢法、低温蒸馏法、氨化法、络合吸收法等。其中选择加氢法是工业中应用最广泛，也是最有效的一种方法。Pd由于其在乙炔选择性加氢反应中优良的活性与选择性，在工业上得到了成功的应用。目前，一种被广泛研究的催化剂改良方式是以纳米Pd颗粒为活性中心，通过较易还原的金属氧化物基底如CeO₂、TiO₂、V₂O₅等与Pd颗粒的相互作用提高催化剂在乙炔加氢反应中的活性与选择性。Pd/金属氧化物催化剂有多种制备方法，一般采用浸渍法和化学镀法在金属氧化物基底上生长Pd来制备。Sumonrat Riyapan等(Effect of surface Ti³⁺on the sol-gelderived TiO₂ in the selective acetylene hydrogenation on Pd/TiO₂catalysts.Catalysis Today.2015,245:134-138)使用化学镀法，先将TiO₂粉末使用盐酸活化15分钟，用SnCl₂和PdCl₂的酸溶液活化20分钟，离心取得活化后TiO₂基底，清洗后110℃干燥。之后进行由PdCl₂和NaH₂PO₂·H₂O摩尔比为1:10的化学镀浴，离心后清洗干燥，然后在空气中以450℃煅烧3小时，最后在氢气中还原制备Pd/TiO₂催化剂。Joongjai Panpranot等(Selective hydrogenation of acetylene in excess ethylene on micron-sized andnanocrystalline TiO₂ supported Pd catalysts.Applied Catalysis A:General.2006,314:128–133)使用浸渍法，将一定量的Pd(NO₃)₂溶液与TiO₂粉体混合，在110℃温度下干燥，然后在60ml/min的氮气气流中以10℃/min的升温速率加热到500℃，将气流切换为空气，保持两小时，最后在氢气中还原制备Pd/TiO₂催化剂。尽管这两种方法都可以制备在金属氧化物基底上担载纳米级Pd颗粒催化剂，但是均无法对粒子尺寸进行有效控制，尺寸分布宽，制备过程产生大量废液，且金属氧化物多为粉末，缺乏可控的纳米结构。

发明内容