[发明专利]一种用于催化乙炔氢氯化反应的多聚物包裹的钌基催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于催化乙炔氢氯化反应的多聚物包裹的钌基催化剂及其制备方法和应用，涉及催化剂技术领域。本发明利用催化剂以活性炭为载体，以RuCl₃ 3H₂O为钌金属前驱体，以高含氮量的多聚物为粘附剂，粘附剂选自聚多巴胺、聚乙烯亚胺中的一种，优选的多聚物为聚多巴胺，以催化剂总重量计，Ru原子的负载量为0.1‑3 wt.%，优选为0.2‑1 wt.%，本发明催化剂中以活性炭为载体，以RuCl₃为前驱体，高含量多聚物为粘附剂，高含量氮的多聚物本身具有强粘附性，易于锚定载体表面的活性组分；催化剂中含有Ru‑N结构，使得催化剂中活性组分Ru更稳定，不易流失，该催化剂应用于乙炔氢氯化反应具有活性高、稳定性好等特点，具有良好的经济性和工业应用价值。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，特别是涉及一种用于催化乙炔氢氯化反应的多聚物包裹的钌基催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

聚氯乙烯是世界三大合成材料之一，其全球使用量居高分子材料第三位，被广泛应用于工业、建筑、农业、日用生活等领域，工业上合成聚氯乙烯的主要的单体是氯乙烯，氯乙烯单体主要通过乙烯法，乙烷法以及电石法合成，根据我国“富煤、少油”的国情，以煤为源头的电石乙炔法工艺所占比重(82％)远超以石油资源为源头的乙烯法工艺，但是，现在电石乙炔法中仍采用碳载氯化汞作为工业催化剂来催化乙炔氢氯化反应，然而，挥发性和剧毒氯化汞催化剂的使用阻碍了该工艺的进一步发展。此外，《国际水俣公约》的签署，也促进了汞催化剂的消除和无汞催化剂研究开发的紧迫性；

当前乙炔氢氯化反应中研究较多的无汞贵金属催化剂有Au、Pt、Pd和Ru等，由于过渡金属离子易形成成键能力较强的杂化轨道，以接受杂原子提供的孤对电子，此外，由于不饱和的d轨道，有利于其与杂原子的共价结合，形成高分散甚至单原子催化剂，因此，Hutchings和国内众多研究者均认为在该反应中金基催化剂是这些催化剂中的最佳候选者，然而，由于金主要用于货币和装饰领域，且价格昂贵，储量低，不能在工业上大规模应用，Ru价格相对较低，且与金有相似的性能，因此，Ru基催化剂被认为是替代汞催化剂的潜在候选之一；

以RuCl₃为前驱体的Ru基催化剂具有较好的催化性能，但其催化活性和稳定性还有待提高，因此，对Ru基催化剂的制备，现有技术中出现了许多不同的改进方案，中国专利(CN108262072A)公开一种用于乙炔氢氯化的钌配合物及其制备方法和应用，所述催化剂以活性炭为载体，负载RuCl₃和有机配体，大大提高Ru基催化剂的活性和稳定性；中国专利(CN107803222A)公开一种用于乙炔氢氯化的钌配合物催化剂，由多孔载体，钌配合物、金属助剂以及非金属助剂组成，在催化乙炔氢氯化反应过程中没有检测到钌的明显流失，且催化剂的活性和稳定性较高，此外，中国专利(CN109331869A)公开了一种用于乙炔氢氯化反应的低钌含量催化剂，通过降低贵金属钌负载量，加入草酸助剂进行改性，提供一种低负载量钌基催化剂制备方法，降低工业生产成本；

但是，目前钌基催化剂仍存在以下问题：①、钌基催化剂中高氧化态钌为活性组分，催化过程中Ru易与乙炔反应气形成配合物升华；②、活性组分与载体之间的相互作用力较弱；③、钌基催化剂中活性物种Ru分散不均匀，易团聚失活。因此，对于现存的问题，我们提出一种多聚物包裹钌基催化剂的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于催化乙炔氢氯化反应的多聚物包裹的钌基催化剂，以解决上述背景中提出的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种用于催化乙炔氢氯化反应的多聚物包裹的钌基催化剂，所述的催化剂以活性炭为载体，以RuCl₃ 3H₂O为钌金属前驱体，以高含氮量的多聚物为粘附剂。

优选地，所述的粘附剂选自聚多巴胺、聚乙烯亚胺中的一种，优选的多聚物为聚多巴胺。