[发明专利]一种银催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种银催化剂的制备方法，包括如下步骤：1)将含银化合物和葡萄糖溶解于含胺溶液或氨水中，配成银氨溶液；2)将氧化铝载体放入所述银氨溶液中浸渍、沥干，得到所述银催化剂的前驱体；3)对所述银催化剂的前驱体进行还原处理，得到所述银催化剂；并提供了由上述制备方法制备的催化剂以及该银催化剂在乙烯氧化生产环氧乙烷的方法。通过在银氨浸渍溶液中添加适量的葡萄糖，能够明显提高由其制成的银催化剂的选择性，特别适合作为乙烯氧化生产环氧乙烷的催化剂使用。

技术领域

本发明涉及催化剂领域，具体涉及一种银催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

在银催化剂作用下乙烯氧化主要生成环氧乙烷，同时发生副反应生成二氧化碳和水，其中活性、选择性和稳定性是银催化剂的主要性能指标。所谓活性是指环氧乙烷生产过程达到一定反应负荷时所需的反应温度。反应温度越低，催化剂的活性越高。所谓选择性是指反应中乙烯转化成环氧乙烷的摩尔数和乙烯的总反应摩尔数之比。所谓稳定性则表示为活性和选择性的下降速率，下降速率越小催化剂的稳定性越好。在乙烯氧化生产环氧乙烷的过程中使用高活性、高选择性和稳定性良好的银催化剂可以大大提高经济效益，因此制造高活性、高选择性和良好稳定性的银催化剂是银催化剂研究的主要方向。银催化剂的性能除和催化剂的组成及制备方法有重要关系外，还与催化剂使用的载体的性能和制备方法有重要关系。

现有技术中银催化剂的制备方法包括多孔载体(如氧化铝)的制备和施加活性组分以及助剂到所述载体上这两个过程。在银催化剂的制备过程中，对于以α-Al₂O₃为主要组分的载体而言，合适的比表面和孔结构是需要的，一方面要为乙烯环氧化反应提供足够的空间，使反应热扩散出去；另一方面也有利于反应产物环氧乙烷及时脱附，避免深度氧化生成副产物二氧化碳。

在氧化铝载体中添加其它组分改进载体，提高银催化剂的性能也是一个重要的研究方向。此外，通过对氧化铝载体进行化学处理，也可提高银催化剂的性能。在乙烯氧化反应中的活性、选择性均得到了改善。

尽管现有技术采用多种方法来改进氧化铝载体，对催化剂的活性、稳定性和选择性带来不同程度的改善，但随着银催化剂的大规模工业化应用，需要进一步提高用于乙烯氧化生产环氧乙烷银催化剂的活性、选择性和稳定性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种银催化剂，通过在银氨浸渍溶液中添加适量的葡萄糖，能够明显提高由其制成的银催化剂的选择性，特别适合作为乙烯氧化生产环氧乙烷的催化剂使用。

本发明一方面提供一种银催化剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将含银化合物和葡萄糖溶解于含胺溶液或氨水中，配制成银氨溶液；

2)将氧化铝载体放入所述银氨溶液中浸渍、沥干，得到所述银催化剂的前驱体；

3)对所述银催化剂的前驱体进行还原处理，得到所述银催化剂。

本申请的发明人经研究发现，通过在银氨溶液中添加适量的葡萄糖，有利于提高银催化剂在催化乙烯氧化生成环氧乙烷的反应中的选择性。发明人推测，这是由于加入葡萄糖有助于促进银离子原位还原成单质银，并且有利于单质银和助剂及协同助剂的结合，从而提高了银催化剂的选择性。

根据本发明，所述含胺溶液为吡啶、丁胺、乙二胺、1，3-丙二胺、乙醇胺等有机胺中的一种或多种的水溶液。

在本发明的另一个优选的实施方式中，基于所述银氨溶液的总质量，所述葡萄糖的含量为0.01wt％-10.0wt％，优选为0.05wt％-5.0wt％。若葡萄糖的含量低于0.01wt％，则无法充分起到提高银催化剂选择性的作用，若葡萄糖的含量高于10.0wt％，则由于催化剂中有机物的含量较多，而易于产生积碳，恐会影响催化剂的稳定性。

在本发明的另一个优选的实施方式中，所述含银化合物选自含银的有机酸盐和/或无机酸盐，优选为硝酸银和/或草酸银。