[发明专利]一种金基纳米材料催化剂用于乙炔氢氯化合成氯乙烯的方法

说明书

本发明涉及一种金基纳米材料催化剂用于乙炔氢氯化合成氯乙烯的方法，本发明属于纳米催化剂技术领域。本发明通过溶质诱导相分离的合成过程，常温下一步合成包裹着金的二氧化硅催化剂，该催化剂形状、直径和尺寸分布均匀，且可以进行扩大生产，是一种简洁、快速、低能耗的合成负载型壳纳米结构催化剂的方法，并在乙炔氢氯化反应中展示出了良好的催化活性。另外，本发明合成的负载型催化剂属于一步法合成，无需经过模板法合成载体后再进行长时间的负载过程。

技术领域

本发明属于纳米催化剂合成领域，具体涉及一种用于乙炔氢氯化合成氯乙烯的金基纳米材料的制备方法及其应用。

背景技术

聚氯乙烯(PVC)是一种重要的通用材料，广泛应用于日常生活用品和工业应用。基于我国富煤贫油的能源结构特征，90％的PVC都是基于煤炭资源的乙炔氢氯化法生产的。当前，我国工业上使用的催化剂几乎都是含汞催化剂，然而，汞毒性高且易升华流失，给环境保护和人体健康带来巨大威胁。因此新型非汞催化剂是该领域的研究热点。

专利CN202010714053.5合成了一种纳米粒径在50～1000nm的催化剂，在乙炔空速为30/h，HCl/C2H2＝1.1条件下进行反应，反应温度控制在150-200℃之间，乙炔转化率可以达到90％以上。但是其所合成的催化剂粒径分布不均匀，合成效率低。

专利CN202010714000.3通过先合成二氧化硅模板材料，而后在二氧化硅上负载活性组分并去除二氧化硅基质，得到粒径为200-400nm的催化剂。在乙炔空速为30/h，HCl/C2H2＝1.1条件下进行反应，乙炔转化率可以达到90％以上。但是其所合成的催化剂粒径较大，且粒径分布范围宽。

因此，寻求一种新的合成方法进而合成分布均匀且粒径均一的催化剂，提高活性组分的分散度以及催化剂效率尤为重要。

发明内容

本发明提供了一种金基纳米材料催化剂用于乙炔氢氯化合成氯乙烯的方法，该金基纳米材料催化剂的制备方法降低金的投料量和负载量，无需经过模板法合成载体后再进行长时间的负载过程，一步法即可合成负载型金基纳米材料催化剂，并且具有很好的粒子形状、直径和尺寸分布，催化剂稳定性高，并且具有很好活性组分的分散度以及催化剂效率。

为了解决本发明的技术问题，提出的技术方案为：一种金基纳米材料催化剂用于乙炔氢氯化合成氯乙烯的方法，金基纳米材料催化剂用于固定床乙炔氢氯化制氯乙烯反应中；其中所述的金基纳米材料Au@SiO₂的制备方法如下：

含有0.4mol/L氨和质量分数为0.1％羟丙基纤维素的乙醇溶液，在转速大于500rpm搅拌下，加入所述乙醇溶液体积10％的溶解有1mg/mL HAuCl₄和50mmol/L柠檬酸钠的水溶液；然后加入所述乙醇溶液体积0.6％的四乙氧基硅烷；静置反应12小时；

取上述制备的Au@SiO₂与活性炭混合研磨至颜色均一，得金基纳米材料催化剂。

优选的，所述的金基纳米材料Au@SiO₂的制备方法如下：取100ml含有0.4mol/L氨和0.1％羟丙基纤维素的乙醇溶液，在转速为8000G搅拌下，加入10mL溶解有1mg/mL HAuCl₄和50mmol/L柠檬酸钠的水溶液；然后加入0.6mL四乙氧基硅烷；静置反应12小时；

取200mg Au@SiO₂与400mg活性炭混合研磨至颜色均一得金基纳米材料催化剂。

优选的，还包括产物Au@SiO₂用无水乙醇和去离子水洗涤多次或直接蒸干的步骤。

优选的，具体步骤如下：

(1)反应装填催化剂时，在石英反应管中间位置垫上一层10mm厚的石英棉，加入催化剂并保证催化剂平整，再加入一层10mm厚的石英棉；