[发明专利]一种Cu-Pd/C催化剂中金属粒子的再分散方法

说明书

本发明公开了一种Cu‑Pd/C催化剂中金属粒子的再分散方法，包括：还原态的Cu‑Pd/C催化剂，在50～600℃条件下，经氟氯烃和氢气混合气，处理10min～50h，完成Cu‑Pd/C催化剂中金属粒子的再分散。本发明提供的Cu‑Pd/C催化剂中金属粒子的再分散方法工艺简单、成本低廉、环境友好、易于工业化。通过本发明提供的处理方法最终得到的催化剂粒子粒径变小，粒子分散性提高，处理后的催化剂在1000h^‑1的反应条件下进行CO氧化反应，CO的半转化温度为T₅₀＝69℃。全转化温度T₁₀₀＝160℃，与未处理前CO的半转化温度为T₅₀＝89℃。全转化温度T₁₀₀＝180℃比较，活性提升明显。

技术领域

本发明属于工业催化及应用领域，具体涉及一种能够让Cu-Pd/C催化剂中金属粒子的再分散方法。

背景技术

对于贵金属工业催化剂而言，催化剂的成本是产业化能否顺利进行的一个重要指标。在一般反应中，贵金属催化剂的分散度越高，催化剂活性位就越多，催化剂的活性也越高。故提高贵金属催化剂的分散度是贵金属催化剂制备和使用过程中最为重要的因素。

在制备和使用过程中，由于制备方法的不完善或者贵金属催化剂均匀性不佳都会导致部分贵金属催化剂有较大的粒径，如传统钯基催化剂利用过量或等量浸渍法制备，这种方法制备的钯基催化剂中Pd催化物种分布不均匀，且Pd含量较高时金属粒子的粒径比较大，从而导致较低的金属分散度，从而使Pd催化剂的成本上升。

另外，在催化剂的使用过程中往往由于各种原因出现催化剂粒径长大，在工业化我们俗称催化剂烧结，导致催化剂活性下降。对于烧结失活，无论在理论和实践中都没有较好的处理方式。较为常见的方法只有通过烧炭将催化剂的炭烧掉，将贵金属重新回收，再重新制备新的催化剂。显然这种方法费时、费力，成本较高。

如果能将烧结贵金属催化剂在线处理，将其中的贵金属大粒子重新分散，则催化剂又能恢复原有的活性，我们将这种技术称之为金属的自/再分散现象。这种技术仅在汽车三元催化剂再生中有应用，其他都停留在实验室研究阶段。随着对贵金属催化剂自/再分散研究的深入，金属Au、Pd的自分散现象近几年来受到了更多的关注。研究发现，对于Pd的自分散行为，Newton等[Angewandte Chemie,2007,46(45):8629–8631]制备了Pd/Al₂O₃催化剂，当使用O₂-NO混合气处理Pd/Al₂O₃时，氧气含量的提高有利于Pd的自分散，他们认为越来越多PdO形成，致使原来大颗粒的Pd粒子裂开，从而造成自分散现象。Goldsmith B R等[Journal of Physical Chemistry C,2014,118(18):9588–9597]发现Pd/TiO₂在氧气气氛下，NO，CO的存在下可以自分散，NO分散Pd的效果比CO更好。也有人发现Pd在Cl₂气氛也也能发生再分散。

目前可知Pd的自分散条件比较苛刻，一般都需要氧气参与，但是，对于炭为载体的催化剂由于在高温氧化条件下炭载体也会被氧化且易燃烧，故使Pd自分散的现有方法基本不可能在Pd/C催化剂上得到应用。

为了解决Pd/C催化剂中烧结大粒子的再生的问题我们需要找到一种适宜炭载体且尽可能安全的气氛来满足Pd/C催化剂中大粒子的自分散行为，让催化剂恢复活性，让烧结的催化剂再生。

发明内容

本发明提供一种Cu-Pd/C催化剂中金属粒子的再分散方法，该方法工艺简单、成本低廉、环境友好、易于工业化。

一种Cu-Pd/C催化剂中金属粒子的再分散方法，包括：

还原态的Cu-Pd/C催化剂，在50～600℃条件下，经氟氯烃和氢气混合气，处理10min～50h，即完成Cu-Pd/C催化剂中金属粒子的再分散；