[发明专利]一种锡氮碳量子点负载型催化剂的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种锡氮碳量子点负载型催化剂的制备方法及应用。制备方法为：先将含锡化合物加入氮碳量子点液体中混合制备浸渍液，再将载体与浸渍液等体积浸渍，然后得到样品进行干燥、焙烧，最终获得锡氮碳量子点活性炭负载型催化剂，并将其用于催化乙炔和氯化氢制备氯乙烯。催化剂合成过程绿色环保，合成成本低，催化剂活性组分不含汞元素。催化剂用于乙炔氢氯化反应制备氯乙烯，且具有较好的稳定性，较高的转化率和选择性。

技术领域

本发明涉及一种锡氮碳量子点负载型催化剂的制备方法及应用，属于催化剂制备技术领域。

背景技术

聚氯乙烯树脂(PVC) 作为五大人工合成树脂之一，是由氯乙烯单体聚合得到。PVC具有独特的物理和化学性质，其需求量逐年增加。由于中国富煤贫油的能源特点，决定了电石法生产氯乙烯占主导地位。目前，工业电石法生产氯乙烯单体采用活性炭负载氯化汞作为催化剂。由于氯化汞在反应过程中易升华，影响催化活性，同时，流失的汞对环境造成严重破坏。2013年1月19日，联合国环境规划署通过了旨在全球范围内控制和减少汞排放的国际公约《水俣公约》。第十二届全国人民代表大会常务委员会 第二十次会议决定批准《关于汞的水俣公约》公约要求缔约国自2020年起，禁止生产及进口汞产品。因此研究合成低廉环保的无汞催化剂意义重大。

目前，非贵金属锡基催化剂催化乙炔和氯化氢制备氯乙烯引起大家广泛关注。邓国才等人制备的SnCl₂-BiCl₃-CuCl作为非汞催化剂中的活性位点，在气体时空速（GHSV-C₂H₂）为30h^-1下进行测试，表明催化剂的失活主要归因于氯化锡（IV）的损失（聚氯乙烯,1994(6):5-9.）。郭燕燕等人不仅在乙炔氢氯化反应中报道了新型双非贵金属SnCl₂-ZnCl₂/ AC，还发现载体改性可影响SnCl₂-ZnCl₂ / AC的催化活性（应用化学, 2014, 31(5):624-626.）。李福祥等人证明了有机锡在乙炔氢氯化反应中具有优良的催化活性（CanadianJournal of Chemistry, 2018, 96(5): 447-452.）。根据上述文献分析，单组份锡基催化剂的失活速率快，工业应用受限。有必要通过有效的方法进一步提高锡基催化剂的稳定性和活性，对VCM的绿色可持续发展具有重要意义。

发明内容

本发明旨在提供一种锡氮碳量子点负载型催化剂的制备方法及应用，具有成本低，制备过程简单，环保的优点。本发明提供了将含氮碳量子点作为新型氮源改性载体的一种方法。本发明提供了一种锡氮碳量子点负载型催化剂在乙炔氢氯法制备氯乙烯中的应用，制得催化剂表现出优异的乙炔转化率和氯乙烯选择性。

本发明结合氮碳量子点具有价格低廉和制备过程简单的优势，通过载体负载锡氮碳量子点对开发成本低廉、催化性能优异的无汞催化剂的开发和研究意义重大。

本发明提供了一种锡氮碳量子点负载型催化剂，包括以下重量配比的组分：含氮碳量子点、含锡化合物、载体的质量比为：1-40:1-40:80。

上述催化剂中，所述含锡化合物包含无机锡或有机锡的一种；

所述无机锡包括：四氯化锡、四溴化锡、四碘化锡、氯化亚锡、溴化亚锡、氟化亚锡、碘化亚锡、硫酸亚锡、硫化锡、硫化亚锡、焦磷酸亚锡、草酸亚锡中的一种；

所述有机锡包括：三辛基氯化锡、二辛基二氯化锡、一辛基三氯化锡、三苯基氯化锡、二苯基二氯化锡、苯基三氯化锡、三苄基氯化锡、二苄基二氯化锡、一苄基三氯化锡、三环己基氯化锡、二环己基二氯化锡、一环己基三氯化锡、三丁基氯化锡、二丁基二氯化锡、一丁基三氯化锡中的一种。

上述催化剂中，所述载体包括：椰壳活性炭、煤基活性炭、沥青基球形活性炭、柱状活性炭、木制活性炭碳纳米管、多孔碳材料、介孔二氧化硅、介孔氧化铝、沸石分子筛中的一种。