[发明专利]一种超细改性粉煤灰-氧化石墨烯-钯加氢催化剂的制备方法

说明书

本发明属于加氢催化剂技术领域，具体为一种超细改性粉煤灰‑氧化石墨烯‑钯加氢催化剂的制备方法。该方法以超细改性粉煤灰为主载体，加入适量的表面活性剂，并加入脂肪醇聚氧乙烯甲基封端聚醚和油酸作为钯盐催化剂，可以使钯盐在载体表面均匀分散和吸附，便于形成多催化中心，从而提高催化剂整体催化效果。本方案可以大大降低催化剂成本；同时参与少量氧化石墨烯，可以使钯催化剂在较低温度下完成加氢反应，由于具有明显成本和技术优势，将是钯碳催化剂制备方法中潜力巨大的一种方法。

技术领域

本发明涉及加氢催化剂及其制备技术领域，具体为一种超细改性粉煤灰-氧化石墨烯-钯加氢催化剂的制备方法。

背景技术

钯加氢催化剂，因其优异的催化活性和选择性在多相催化领域中占有重要的地位。通过载体分散纳米Pd，借助载体与Pd的作用力来阻止纳米粒子的团聚，增加其回收率是较为有效的方式。目前研究的载体主要有：Al₂O₃、SiO₂、活性炭、分子筛等。但载体的存在又会影响反应物和产物的扩散，降低反应速率。因此，若要充分发挥纳米Pd的独特催化性能，不但要保证高分散的Pd的稳定存在，同时还要选择合适的载体有利于反应的进行。

由于超细粉煤灰比表面积较大，颗粒呈多孔蜂窝状组织，可以为催化剂提供适合的孔结构和表面积，从而改进催化剂的强度，提高催化剂热稳定性，为催化剂提供活性中心，与活性组分形成新的化合物，延长催化剂的使用时间，减少活性组分用量。另外，超细粉煤灰能调节催化剂的孔隙率，调节催化剂晶粒及颗粒大小，它本身也有一定的机械强度和适当的体相密度。再加上超细粉煤灰价格较低，经济上合算，是一类很有潜力的催化剂载体原料。

石墨烯，也可称为“单层石墨”，是由单层碳原子紧密堆积成的二维蜂窝状晶体，具有较高导电导热性、大的比表面积和极佳的热稳定性，成为纳米金属的优良载体。且与传统多孔材料相比，其二维片层结构可消除反应物和产物在孔道中的内扩散，从而提高反应速率。目前，以石墨烯为载体，研究者们已制备出多种金属纳米粒子(Pt、Au、Pd、Ag、Fe等)。这些粒子不但能够在石墨烯上高度分散，还能阻止石墨烯片层之间的聚集，已在Suzuki偶联、加氢、氧化、水分解等反应中表现出优异的催化活性。但是，上述纳米金属制备过程大多使用硼氢化钠或水合肼还原剂，污染较大，且氧化石墨烯也同时被还原，造成再堆积。

钯催化剂的制备方法多种多样，这些制备方法大多受到其他负载型催化剂制备方法的启发，并伴随着实际需要不断发展。目前主要方法有：溶剂化金属法、化学还原法、生物还原法、超声纳米金属负载法、微乳液法和废催化剂再生法等。但这些方法大多具有一定局限性，如“溶剂化金属法”操作繁琐，使用的纯金属粉末也带来较高成本，推广难度很大；“化学还原法”相对简单，成本较低，易于控制，但制备方法容易造成烧结，需要消耗大量时间和能源，而且制备的Pd/C催化剂活性组分聚集严重，分散度很低，因而造成其活性较低；“生物还原法”和“超声纳米金属负载法”技术仍然不成熟，产业化推进困难；“微乳液法”由于使用有机物成本较高，在大规模的生产中不但带来较高的污染风险，还会恶化操作环境，也不是理想的制备方法。