[发明专利]精确调控氧化铝中五配位铝离子数目的Pd/介孔氧化铝催化剂及其制备与应用

说明书

本发明提供了一种精确调控Al₂O₃中Al³⁺_penta数目的Pd/介孔Al₂O₃催化剂及其制备方法与应用，本发明催化剂中介孔Al₂O₃的孔隙为10nm左右，相较于商业Al₂O₃将Al³⁺_penta的数量提高到43％，Al³⁺_penta只出现在载体表面，可以作为金属‑载体界面的重要锚定位点，有利于金属和Al₂O₃缺陷之间的电子相互作用，通过改变络合物中的酸和改变焙烧温度两种方法来精确调控Al₂O₃中Al³⁺_penta的数目，合成高度分散的钯纳米粒子，提高原子效率，最大限度地利用贵金属，降低催化剂的成本，在保持高乙炔转化率的同时，也大大提高了该反应中乙烯的选择性，同时还具有良好的稳定性。

(一)技术领域

本发明涉及一种精确调控Al₂O₃中Al³⁺_penta数目的Pd/介孔Al₂O₃催化剂及其制备方法，以及在乙炔选择性加氢制乙烯反应中的应用。

(二)背景技术

乙烯是化工中最常用的原料之一，通常由石脑油裂解而成，但是在裂解过程中会产生少量乙炔，这些微量乙炔会毒化下游聚乙烯工艺的催化剂，影响催化剂的寿命和聚乙烯产品的质量，因此脱除原料中的乙炔是至关重要的。

常用的脱除乙炔的方法有：氨化法、低温精馏法、溶剂吸收法、选择性加氢法等。其中选择性加氢法具有无污染、能耗低、工艺过程简单等优点而被广泛应用。钯基催化剂是乙炔加氢反应中常用的催化剂，制备分散度高的钯纳米粒子不仅可以提高钯原子的利用率，提高反应的选择性，还可以使乙烯在钯上的吸附方式从结合能力较强的σ键转变为相对较弱的π键，但高分散度的钯纳米粒子容易发生团聚导致活性组分失活。

众所周知，Al₂O₃是多相催化中最重要、最复杂的组分之一。通常，Al₂O₃具有八配位体、五配位体和四面体配位体的Al³⁺离子，为金属前驱体提供了不同的锚定位点，并在金属支撑界面上形成了不同的活性位点。特别是五配位的Al³⁺(Al³⁺_penta)，有利于金属和Al₂O₃缺陷之间的电子相互作用。因此，Al³⁺_penta是金属-载体界面的重要锚定位点，增加Al₂O₃载体中的Al³⁺_penta的数目可以增加锚定位点，提高钯原子的分散度，从而提高催化剂的活性以及稳定性。

基于以上背景，本发明提出了一种能够精准调控Al₂O₃中Al³⁺_penta数目的Pd/介孔Al₂O₃催化剂，以提高乙炔加氢反应中乙烯的选择性。

(三)发明内容

本发明目的在于提供一种能够精确调控Al₂O₃中Al³⁺_penta数目的Pd/介孔Al₂O₃催化剂及其制备方法，以及在乙炔选择性加氢制乙烯反应中的应用。本发明通过增加Al₂O₃中Al³⁺_penta的数目，使钯纳米粒子在催化剂表面高度分散，大大提高乙炔选择性加氢反应中乙烯的选择性。