[发明专利]单金属负载的钌炭催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种单金属负载的钌炭催化剂及其制备方法及其制备方法与应用。所述的催化剂由载体活性炭和活性组分钌纳米颗粒组成，钌纳米颗粒的粒径为2～5nm，钌的负载量为5wt％～15wt％。本发明以活性炭为载体，载体便宜易得。制备的负载钌单金属催化剂具有制备工艺简单，催化活性高，稳定性好等优点，可以在较低温度100～150℃，较低压力4.0MPa H₂下的水相中实现偏苯三甲酸酐的氢化，完成环己烷三甲酸酐的制备，成本低、转化率、选择性高且工艺简单，所用溶剂为水，符合绿色化学的原则。

(一)技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种单金属负载的钌炭催化剂及其制备方法，与在催化偏苯三酸酐加氢制备1,2,4-环己烷三甲酸酐中的应用。

(二)背景技术

1,2,4-环己烷三甲酸酐(氢化偏苯三酸酐)是一种脂环族酸酐，通常可应用于高性能涂料，聚酯树脂和玻璃纤维，还可以作为固化剂用于大功率蓝光LED 环氧树脂封装材料，可用作具有如透明性和溶剂溶解性的功能聚酰亚胺的原料。该产品可用于汽车、运输、工业维护、航空航天、建筑物、设备仪器和普通金属及胶衣涂料等方面。近年来，以偏苯三甲酸酐(TMA)为原料直接加氢制备 1,2,4-环己烷三甲酸酐的工艺取得了快速发展。中国专利文献CM428324A公开了一种制备氢化芳族多羧酸酐的方法，其中具体公开了一种由偏苯三酸酐制备氢化偏苯三甲酸的方法，即以偏苯三酸酐为原料，以水为单一溶剂，在大投料量(催化剂的重量为偏苯三甲酸重量的66.67％)的铑碳催化剂的催化剂作用下进行氢化反应。该方法得到的氢化偏苯三酸酐纯度低、催化剂用量大、成本过高。专利CN101891721B公布一种电子级氢化偏苯三酸酐的制备方法，以偏苯三酸酐为原料，以四氢呋喃、乙醇、甲醇等为溶剂，以钯碳或铂碳为催化剂，直接加氢制备氢化偏苯三酸酐的工艺技术，该方法使用的催化剂成本过高，且用到的溶剂会污染环境，显然不能满足工业生产要求。

(三)发明内容

单金属负载的钌炭催化剂具有良好的加氢性能而被广泛地用来作为加氢反应的催化剂。因此对单金属负载的钌炭催化剂进行开发研究具有重要的理论意义和工业应用前景。

本发明的目的在于制备一种单金属负载的钌炭催化剂及其制备方法，并将其应用于偏苯三酸酐加氢制备1,2,4-环己烷三甲酸酐反应中。

本发明的目的在于解决现有偏苯三酸酐通过催化加氢合成1,2,4-环己烷三甲酸酐过程中反应压力、温度较高，催化剂消耗大、成本高且收率低的问题，提供一种用于合成1,2,4-环己烷三甲酸酐的方法：在较低压力4.0Mpa，较低温度100℃～150℃，以具有高活性和高选择性的单金属负载的钌炭催化剂，可以降低合成1,2,4-环己烷三甲酸酐的成本并提高其收率。

本发明公开了一种用于合成1,2,4-环己烷三甲酸酐的单金属负载的钌炭催化剂，按如下方法进行制备：

a、对活性炭进行预处理，获得载体活性炭

取活性炭，将其浸没在1mol/L～3mol/L硝酸中，搅拌浸渍8h～24h，过滤得反应液A，滤饼用去离子水洗10到20次，至滤液pH为中性，然后在管式炉中在N₂气氛保护下，400℃～600℃煅烧2h～6h，得到载体活性炭；

b、负载钌