[发明专利]一种Pt-Fe/C催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种Pt‑Fe/C催化剂及其制备方法和应用。该催化剂由活性组分和载体组成，活性组分为铂、铁及铁的氧化物，载体为活性炭；Pt占催化剂总质量的0.5～3％，Fe/Pt质量比为0.5～4:1。该催化剂的制备步骤包括铂铁活性组分浸渍液的制备，等体积负载，原位还原，洗涤干燥过程。该催化剂用于无溶剂法氯代硝基苯加氢制备氯代苯胺，在不添加脱卤抑制剂的情况下，能有效抑制脱氯，并具有反应活性好、选择性高等优点。在无溶剂、无助剂条件下，催化剂用量为氯代硝基苯物质量的0.8％，反应温度为90℃，加氢压力1.0MPa条件下，可在2小时内完成反应，脱氯量小于0.1％。

技术领域

本发明属于贵金属催化剂制备技术领域，具体涉及一种Pt-Fe/C催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

氯代苯胺是用于合成染料、医药和农药等的重要中间体，市场需求量很大，主要生产方法是还原氯代硝基苯，其中铁粉还原法和硫化碱还原法环境污染十分严重。催化加氢法污染小、产品质量高，但因脱卤较为严重而造成设备腐蚀和产品纯度下降，因此如何抑制氯代硝基苯催化加氢中的脱氯问题，是现在研究的重点和难点。目前主要有两种方法：一是向反应体系中加入助剂来抑制脱卤，但助剂会污染产品，分离困难；二是改善催化剂的性能，以达到抑制脱卤的目的。例如专利CN103349983A提供一种卤代硝基苯催化加氢制卤代苯胺用催化剂及应用，该催化剂由活性炭载体，和附着于活性炭载体上的活性组分0.1wt％～5wt％铂组成。该催化剂载体经过无机酸回流处理1～3小时，再用碳酸盐溶液浸泡，然后按现有方法制备催化剂，该催化剂能较好的抑制脱卤，但载体预处理工艺复杂，影响生产成本。专利CN1199935提供一种卤代硝基苯催化加氢合成卤代苯胺的生产方法，该方法以炭纳米管为载体，Pt、Pd为活性组分制备催化剂。该催化剂能有效抑制脱卤，但是碳纳米管生产成本较高，不利于产业化。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于氯代硝基苯无溶剂催化加氢制备氯代苯胺反应的Pt-Fe/C催化剂。本发明采用比表面积为1200～2000m²/g活性炭作为载体，通过氧化处理在载体表面引入/增加含氧官能团，有利于活性组分在载体上的均匀负载。调整剂改变了载体的湿润性，使活性组分能顺利均匀地分散于载体表层，还原得到的活性纳米粒子粒径小，分布窄。铂铁双金属之间具有协同作用，既保证了硝基催化加氢应有活性，又有效抑制了脱氯，提高了选择性。

本发明提供的Pt-Fe/C催化剂通过下述技术方案予以实现：

Pt-Fe/C催化剂由活性组分和载体组成，所述活性组分包括Pt、Fe及铁的氧化物，所述载体为活性炭；

其中，Pt占Pt-Fe/C催化剂总质量的0.5～3％(例如1～2％)，Fe与Pt的质量比为0.5～4:1(例如1～2:1)。

其中，上述Pt-Fe/C催化剂中，所述活性组分的粒径为1～5nm。

其中，上述Pt-Fe/C催化剂中，所述活性炭的比表面为1200～2000m²/g，例如1300～1900m²/g、1400～1800m²/g、1500～1700m²/g。

本发明还提供上述Pt-Fe/C催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

(一)对活性炭进行氧化预处理，洗涤干燥后，作为载体备用；

(二)将铂化合物及铁化合物溶于溶剂，加入载体调节剂，配制成活性组分浸渍液；

(三)将活性组分浸渍液加入到步骤(一)所述的载体中，搅拌吸附，静置，得到载铂、铁的炭载体；

(四)将还原剂加入到步骤(二)所述的溶剂中，配制成含还原剂的溶液，将其加入到步骤(三)中所述载铂、铁的炭载体中，搅拌浆化，调pH，保温反应，加入乙醇水溶液稀释，静置陈化，过滤洗涤，干燥，得到Pt-Fe/C催化剂。