[发明专利]镶嵌金属多孔炭涂覆蜂窝陶瓷整体式催化剂及其制备方法与应用

说明书

一种镶嵌金属多孔炭涂覆蜂窝陶瓷整体式催化剂，按如下方法制备得到：将堇青石蜂窝陶瓷浸没于含有金属盐的液态树脂中，于50～70℃浸渍4～8h，之后取出吹去孔道内多余的树脂，在空气气氛下于90～110℃固化6～10h，接着在惰性气氛下于200～800℃炭化2～8h，最后经200～700w微波处理0.1～15min，制得所述催化剂；本发明微波法制备的镶嵌金属多孔炭涂覆蜂窝陶瓷整体式催化剂的多孔炭层具有更大的比表面积和发育更完善的孔结构，可以使更多被炭层包覆的金属颗粒暴露出来，在氯代硝基苯催化加氢合成氯代苯胺反应中显示出更佳的催化活性和选择性优势。

(一)技术领域

本发明涉及一种镶嵌金属多孔炭涂覆蜂窝陶瓷整体式催化剂及其制备方法，以及在氯代硝基苯催化加氢合成氯代苯胺反应中的应用。

(二)背景技术

氯代苯胺是一类重要的精细化工产品和有机中间体，广泛应用于医药、染料和农药等精细化工产品的合成。目前，工业上主要以氯代硝基苯为原料，采用铁粉还原、硫化碱或水合肼还原、磺化氨解和催化加氢还原等几种方法来合成氯代苯胺。与其它几种方法相比，催化加氢还原法具有三废排放少、产品收率高和产品品质好的特点，是目前最先进、环保的生产技术。

活性炭负载金属催化剂以其优良的性能在催化加氢还原反应中得到了广泛的应用，但受限于活性炭的颗粒尺寸，反应形式多为间歇反应。以镶嵌金属多孔炭涂覆蜂窝陶瓷整体式催化剂取代活性炭负载金属催化剂，既可以充分发挥整体式催化剂传质性能好、几何表面积大、压降低、机械强度高、耐磨性和热稳定性好的优势，又兼具多孔炭材料比表面积大、表面基团丰富和化学稳定性高的特点，非常适合连续化固定床催化加氢反应的要求。

微波是指波长足够短，能在发射和接收过程中实际应用波导和谐振腔技术的电磁波。与常规加热不同，微波通过在材料内部的能量耗散来直接加热材料，可及时有效地在整个材料内部产生热量，具有即时性、整体性和高效性等优点。采用微波加热的方法制备镶嵌金属多孔炭涂覆蜂窝陶瓷整体式催化剂，对于调节多孔炭层的结构和金属的镶嵌状态具有独特的效果和作用。基于以上背景，本发明提出了一种微波法制备镶嵌金属多孔炭涂覆蜂窝陶瓷整体式催化剂的方法及其应用。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种镶嵌金属多孔炭涂覆蜂窝陶瓷整体式催化剂及其制备方法与应用。

本发明的技术方案如下：

一种镶嵌金属多孔炭涂覆蜂窝陶瓷整体式催化剂，按如下方法制备得到：

将堇青石蜂窝陶瓷浸没于含有金属盐的液态树脂中，于50～70℃(优选60℃)浸渍4～8h(优选6h)，之后取出吹去孔道内多余的树脂，在空气气氛下于90～110℃(优选100℃)固化6～10h(优选8h)，接着在惰性气氛(例如100mL/min氩气)下于200～800℃(优选300～700℃)炭化2～8h(优选3～7h)，最后经200～700w(优选300～600w)微波处理0.1～15min(优选0.5～12min)，制得所述镶嵌金属多孔炭涂覆蜂窝陶瓷整体式催化剂；

所述液态树脂为液态的环氧树脂、酚醛树脂、醇酸树脂或氨基树脂，优选液态的醇酸树脂；

所述金属盐为硝酸镍、碳酸镍、草酸镍、醋酸钯或硝酸铂，优选碳酸镍；

所述含有金属盐的液态树脂中，金属元素的浓度在0.3～0.5mol/L，优选0.4mol/L；

本发明中，浸渍处理是使含有金属盐的液态树脂附着于蜂窝陶瓷表面并使水分尽可能蒸发，固化处理是使含有金属盐的液态树脂在蜂窝陶瓷表面完全固化，炭化处理是使蜂窝陶瓷表面的金属盐分解，并被同时分解炭化的树脂所包覆，微波处理是使处于内层多孔炭的孔结构发育完善，使被完全包覆的金属颗粒可以暴露出来，最终制得镶嵌金属多孔炭涂覆蜂窝陶瓷整体式催化剂。

本发明所述镶嵌金属多孔炭涂覆蜂窝陶瓷整体式催化剂可应用于氯代硝基苯催化加氢合成氯代苯胺反应中。