[发明专利]一种铂炭催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于贵金属催化剂技术领域，具体涉及一种高活性和高选择性的铂炭催化剂及其制备方法和其在含硫的卤代芳香族硝基化合物或其他多硝基芳香族化合物选择性加氢反应中的应用。催化剂为改性超细炭黑载体担载贵金属铂；其中，贵金属的担载量为1‑10％。本发明以超细炭黑为载体并对其改性处理，制备催化剂的活性金属与载体以“相互镶嵌”的方式分散开，阻止反应过程中金属颗粒的团聚，发达的介孔孔道结构有利于反应分子的扩散，避免反应中间态等有机大分子聚集覆盖催化剂活性位、堵塞孔道，制备的催化剂活性高、寿命长。

技术领域：

本发明属于贵金属催化剂技术领域，具体涉及一种高活性和高选择性的铂炭催化剂及其制备方法和其在含硫的卤代芳香族硝基化合物或其他多硝基芳香族化合物选择性加氢反应中的应用。

背景技术：

传统的铂炭催化剂在硝基化合物加氢应用中存在活性组分易团聚、反应中间态大分子易聚集堵塞载体孔道和活性位等问题，造成催化剂活性降低、选择性差，而含硫的卤代芳香族硝基化合物和其他多硝基芳香族化合物在选择性加氢反应中更容易因催化剂烧结和积炭产生大量的副产物，严重降低了催化剂活性、选择性，产品质量差，这些问题归根结底与载体的结构特征及活性金属在载体上的分布状态有着密切联系。

活性炭具有发达的孔隙结构常被用作负载型贵金属催化剂载体，通过对活性炭进行预处理，调节活性炭表面官能团及其孔结构性质，提高活性金属的分散性和催化剂活性，但这并未解决活性金属团聚导致催化剂易失活、选择性差的问题，此外，炭载体的介孔尺寸较小，阻碍了反应物、中间态及产物分子的扩散，导致反应物很难接触到活性中心，这部分孔结构在催化反应中并未发挥积极作用，反而很容易被反应过程中大分子化合物堵塞，导致催化剂活性和选择性降低；因此现阶段急需高活性和高选择性的应用于在选择性加氢反应中的催化剂。

发明内容：

针对以上催化剂存在活性组分易团聚、孔道和活性位堵塞导致活性降低、选择性差等问题，本发明提供了一种有效的铂炭催化剂及其制备方法，尤其在含硫的卤代芳香族硝基化合物及其他多硝基芳香族化合物选择性加氢反应中应用。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种铂炭催化剂，催化剂为改性的超细炭黑载体担载贵金属铂；其中，贵金属的担载量为1-10％。

其中，上述原料超细炭黑颗粒尺寸为5-100nm，总孔体积在0.5-1.8cm³/g，由改性炭黑颗粒聚集产生的大于4nm孔体积在0.6-1.2cm³/g，介孔孔径在5-15nm，羟基在含氧基团(羧基、内酯基、羟基)中占比为10-30％。

所述改性的超细炭黑为将超细炭黑在高温水热处理炉中进行高温水蒸汽处理。

所述改性的超细炭黑为将超细炭黑装入高温水蒸气处理炉中，通入惰性气体，在300-1000℃下，通入水蒸气，处理压力为0.05-2.0Mpa，处理时间为0.5-5h，而后在惰性气体保护下降至室温，得改性炭载体。

所得改性的超细炭黑载体与原料炭黑相比，孔结构性质方面，大于4nm的介孔比表面在总比表面积种的占比由71.38％提高至85％以上，改性超细炭黑羟基含量大于0.3mmol/g，羟基在含氧基团(羧基、内酯基、羟基)中占比由29.75％％提高至70％以上。

所述水蒸气是由水经预热器受热后汽化迅速生成，预热器温度为150-250℃，水流量为0.1-3.0g/min。

所述惰性气体为氮气或氩气。

进一步的说，将改性超细炭黑与去离子水按质量比1:30-600混合，超声分散，用碱液调节混合液pH值9-11；将浸渍液在20-100℃缓慢滴加至改性超细炭黑中，浸渍后经水洗、干燥、还原得催化剂；其中，改性超细炭黑与浸渍液混合质量比为1:10-1000；所述浸渍液为铂化合物的硝酸铂、氯化铂、氯铂酸中一种或几种。