[发明专利]一种调控乙炔选择性加氢反应中催化剂性能的方法

说明书

本发明公开了一种调控乙炔选择性加氢反应中催化剂性能的方法。该方法先通过浸渍法将钯纳米颗粒负载到氧化锌上，通过调节预处理温度来调控钯与氧化锌载体之间的相互作用，进而调控其在乙炔选择性加氢的性能。结果表明，少量锌掺杂的钯纳米颗粒结构在反应中表现出最优异的性能，与近期发展的钯锌金属间化合物催化相比不仅拥有更高的乙烯选择性，而且在相同条件下表现出更高的活性。

技术领域

本发明涉及负载纳米颗粒催化剂技术领域，具体涉及一种调控乙炔选择性加氢反应中催化剂性能的方法。

背景技术

自Tauster等人提出“金属-载体强相互作用”(SMSI)以来，研究人员对其做了大量的探索研究，并将定义扩展为负载型金属催化剂的载体在经过预处理或反应条件下对金属的调控作用。“金属-载体相互作用”对负载金属的调控主要表现为：1)改变颗粒形貌；2)通过空穴、阶梯位或外延生长锚定颗粒；3)形成新的界面结构或体相结构；4)载体对金属纳米颗粒包裹；5)金属和载体之间的电荷转移等。以往关于金属-载体相互作用的研究大部分侧重在某种金属和载体形成的特定结构以及其对催化作用的影响。随着处理温度的升高，金属和载体之间的相互作用会逐渐增强，且在不同的温度会形成不同的结构，通过这种逐渐增强的相互作用和随之改变的催化剂结构可以调节金属的性质，进而调控其催化性能。但是在较低温度下对“金属-载体的相互作用”的调控目前的研究不是很深入，在较低温度下能否形成新的结构以及其对乙炔加氢反应性能的影响有待探索。

发明内容

本发明的目的在于提供一种调控乙炔选择性加氢反应中催化剂性能的方法，该方法利用“金属-载体相互作用”调控了钯-氧化锌催化剂的微结构，进而实现了对催化性能的调控，能够极大提高乙炔选择性加氢催化剂的性能；结果表明反应的活性和选择性都得到了明显的提高。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种调控乙炔选择性加氢反应中催化剂性能的方法，该方法首先将氧化钯-氧化锌催化剂在100～400℃条件下预处理，通过控制温度得到具有不同微结构的催化剂；选择具有不同微结构的催化剂应用于乙炔选择性加氢反应中，从而调控催化剂的催化性能。该方法包括如下步骤：

(1)将乙酰丙酮钯溶解于甲醇溶剂中，得到含钯的溶液；然后将氧化锌纳米棒载体加入到含钯的溶液中并在搅拌条件下均匀分散，获得含钯和锌的溶液；

(2)利用旋转蒸发仪在40℃条件下减压蒸馏掉含钯和锌的溶液中的溶剂，得到固体粉末；

(3)将所得固体粉末在400℃和空气气氛中焙烧，焙烧时间为2小时，即得到氧化钯-氧化锌催化剂；

(4)将步骤(3)所得的氧化钯-氧化锌催化剂在100～400℃条件下预处理2小时，得到具有不同微结构的催化剂；所述预处理在H₂和Ar混合气氛下进行，混合气氛中H₂的体积含量为50vol.％，预处理时间2小时。

(5)选择具有不同微结构的催化剂应用于乙炔选择性加氢反应中，从而调控催化剂的催化性能。

上述步骤(1)中，所述乙酰丙酮钯、氧化锌和甲醇的比例为(0.1-0.2)g：(1-2)g：100mL。

上述步骤(3)中，所述氧化钯-氧化锌催化剂中，氧化钯纳米颗粒负载在氧化锌纳米棒上。

上述步骤(4)中，所述具有不同微结构的催化剂中，钯的负载量为5wt.％，钯纳米颗粒的粒径为1-8纳米。

随着步骤(4)中预处理温度的升高，所得催化剂在乙炔选择性加氢反应时，乙炔的转化率逐渐下降，而对乙烯的选择性则先升高再略微降低。