[发明专利]催化剂

说明书

本文公开了一种包含单原子分散的阳离子金或钌或钯或铂物质的催化剂及其制备方法。

技术领域

本发明总体上涉及制备负载催化剂(例如，负载金催化剂，负载钌催化剂，负载钯催化剂，或负载铂催化剂)的方法，具体而言，本发明涉及制备碳载催化剂(例如，碳载金催化剂，碳载钌催化剂，碳载钯催化剂或碳载铂催化剂)的方法。本发明还涉及由所述方法制备得到的负载催化剂以及所述负载催化剂在制备氯乙烯中的应用，例如在通过乙炔氢氯化作用制备氯乙烯中的应用。具体而言，本发明总体上涉及制备负载金催化剂的方法，尤其涉及制备碳载金催化剂的方法以及由该方法制备得到的催化剂。本发明还涉及负载金催化剂在制备氯乙烯中的应用，例如在通过乙炔氢氯化作用制备氯乙烯中的应用。

背景技术

目前，通过乙炔的氢氯化作用生产作为聚氯乙烯(PVC)前体的氯乙烯单体(VCM)已成为大规模的工业化工艺过程，特别是在诸如中国之类的盛产煤的地区。每年通过乙炔氢氯化作用能够生产出超过1300万吨的VCM，其中，绝大多数的乙炔氢氯化作用使用负载在活性炭上的氯化汞(HgCl₂)催化剂。由于挥发性HgCl₂会从催化剂床中升华，其升华量高达0.6kg Hg/吨VCM产量，因此，汞催化剂造成了明显的环境影响。由于这种工艺对环境的影响，因此，最近批准的水俣公约(Minamata convention)规定所有新的VCM工厂必须使用不含汞的催化剂，并且在不久的将来，所有已有的工厂必须转换成不含汞的工厂。这恢复了使用金(Au)和其他金属作为该反应的催化剂的商业利益。

用于制备金催化剂的条件被认为会影响乙炔氢氯化作用的特性。通常，为了获得活性催化剂，将酸性和/或强氧化性溶剂用于进行HAuCl₄前体的浸渍。浓硝酸、浓盐酸和王水(硝酸和盐酸的混合物，通常硝酸和盐酸的比例为1:3v/v)已用于制备活性催化剂。包含有机化合物(例如，吡啶，N,N-二甲基甲酰胺和咪唑)和称为“有机王水(OAR)”的氯化亚砜(SOCl₂)的组合物已用作酸性和/或强氧化性溶剂的替代物。然而，与其他方法相比，OAR无法提供真正环境友好的替代物。

可选地，可在含硫配体存在的条件下在水性介质中制备活性催化剂。然而，诸如硫氰酸盐之类的含硫配体的毒性使得大规模制备和使用变得并不适宜。

因此，需要提供用于制备适于通过乙炔氢氯化作用制备氯乙烯的催化剂的替代方法和/或改进方法。因此，需要提供用于制备适于通过乙炔氢氯化作用制备氯乙烯的金催化剂的替代方法和/或改进方法。

附图说明

本发明可参考如下附图进行进一步描述，其中：

图1显示了：a)由HAuCl₄浸渍法在各种不同的醇(·)，酮(▲)，酯(◆)和水性溶剂(■)中制备的1％Au/C催化剂的稳态乙炔转化率；虚线显示了传统方法制备的王水催化剂的活性，b)由上述这些不同的溶剂制备得到的新鲜的1％Au/C催化剂的X-射线衍射图谱(测试条件：90mg催化剂，23.5mL min^-1C₂H₂，23.7mL min^-1HCl和2.70mL min^-1Ar，200℃)；

图2显示了：a)由HAuCl₄浸渍法在添加了不同量的水的超干燥丙酮中制备的1％Au/C催化剂的稳态乙炔转化率；b)由各种不同的丙酮/水混合物制备得到的新鲜的1％Au/C催化剂的X-射线衍射图谱(测试条件：90mg催化剂，23.5mL min^-1C₂H₂，23.7mL min^-1HCl和2.70mL min^-1Ar，200℃)；