[发明专利]负载型银催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于催化剂制备技术领域，涉及一种负载型银催化剂及其制备方法和应用。该负载型银催化剂包括氧化铝载体和负载其上的银颗粒，所述银颗粒的平均颗粒直径为100‑400nm，颗粒直径在平均颗粒直径±50％范围内的银颗粒占全部银颗粒的70％以上，颗粒直径在平均颗粒直径±20％范围内的银颗粒占全部银颗粒的50％以上。通过在制备中引入适量的特定聚合物，能够减少银粒间的团聚，控制银粒在载体上均匀分布，所制成的银催化剂中银活性组分的纳米颗粒尺寸均一可调，银颗粒间距明显，催化剂的性能较高。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，更具体地，涉及一种负载型银催化剂，一种负载型银催化剂的制备方法，以及该负载型银催化剂的应用。

背景技术

环氧乙烷作为一种化工产品，是乙烯衍生物中需求量仅次于聚乙烯的大宗石油化工用品，其在石油化工领域已经成为各国一系列相关工业发展中不可缺少的有机化工原料。工业上乙烯环氧化生成环氧乙烷的反应中，含有乙烯和氧气的混合气在银催化剂的作用下、在一定反应条件下生产环氧乙烷。

目前，在工业乙烯环氧化领域中，银催化剂仍是唯一在实际生产中广泛使用的有效催化剂，该催化剂通常以氧化铝为载体，以银为活性组分，同时包含一定其他元素的助剂和共助剂以提高其催化性能，在实际应用中主要考察银催化剂活性、选择性和稳定性三个主要的性能指标。活性是指催化剂所适用的时空产率或在一定时空产率下所需的反应温度，其中所适用的时空产率越高或在一定时空产率下所需的反应温度越低，银催化剂的活性就越高。选择性是指反应中乙烯转化成主产物环氧乙烷的摩尔数与乙烯总反应的摩尔数之比。稳定性则表示为在一定的反应条件下催化剂活性和/或选择性的衰减速率，其中催化剂稳定性越好，其寿命越长。在乙烯氧化生产环氧乙烷的过程中银催化剂的性能对经济效益影响很大，提高银催化剂的活性、选择性和稳定性是银催化剂研究的主要方向。

溶液浸渍法是工业生产银催化剂所使用的主要方法，如US9006127中通过普通的浸渍法将载体浸入含活性组分的银氨溶液后滤出载体，在200～500℃加热制得银催化剂。CN87103275A中同样用不同配方的浸渍液处理载体后，在100～400℃使含银组分加热分解并被还原，制得银催化剂。

为了提高银催化剂的性能，研究者们从各方面尝试对催化剂进行改进，使银催化剂中银颗粒分布均匀从而提高其稳定性是其中一个方向。EP0226234A1中用含锡的化合物还原银，使银粒在载体上分布相对均匀。CN101898132A采用天然植物提取液在温和条件下还原银离子，在不添加助剂的情况下，催化剂的性能接近工业催化剂的水平，该工艺具有绿色的特点，并且银颗粒分布均匀。

尽管上述专利文献采用不同的方法制备乙烯环氧化用银催化剂，从各方面带来不同程度的改善，但在控制银粒形态分布上仍有改进的空间。

发明内容

在上述现有技术的背景下，本发明的发明人在银催化剂的制备领域进行了多方面大量的试验研究，结果发现通过在制备中引入适量的特定聚合物，能够减少银粒间的团聚，控制银粒在载体上均匀分布，所制成的银催化剂中银活性组分的纳米颗粒尺寸均一可调，银颗粒间距明显，催化剂的性能较高。

本发明的第一方面提供一种负载型银催化剂，该负载型银催化剂包括氧化铝载体和负载其上的银颗粒，所述银颗粒的平均颗粒直径为100-400nm，颗粒直径在平均颗粒直径±50％范围内的银颗粒占全部银颗粒的70％以上，颗粒直径在平均颗粒直径±20％范围内的银颗粒占全部银颗粒的50％以上；优选地，所述银颗粒的平均颗粒直径为120-300nm，颗粒直径在平均颗粒直径±50％范围内的银颗粒占全部银颗粒的80％以上，颗粒直径在平均颗粒直径±20％范围内的银颗粒占全部银颗粒的60％以上。

相比现有技术表面银颗粒相互粘结在一起的银催化剂，本发明的银催化剂颗粒分散度很好，银粒间少有粘连，粒度分布也更为均匀。