[发明专利]一种新型乙腈催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及化工技术领域，尤其涉及IPC C07C255，更具体的涉及，一种新型乙腈催化剂及其制备方法。本发明通过在去离子水中加入硝酸锆以及钨酸钠分别配制成硝酸锆和钨酸钠水溶液，再加入纳米级多孔碳，搅拌、静置、干燥、两段煅烧，制得锆‑钨双金属多孔碳催化剂。本发明的制备得到催化剂能长时间保持高活性和选择性，且可以复活多次使用，使得使用寿命增长。

技术领域

本发明涉及化工技术领域，尤其涉及IPC C07C255，更具体的涉及，一种新型乙腈催化剂及其制备方法。

背景技术

乙腈又称之为甲基腈，是最单一的饱和脂肪族腈，由于其具有独特的官能团腈基，因此它具有优良的溶剂性能，能溶解多种有机、无机和气体物质且拥有更好的分配比及解吸能力，有一定毒性，与水和醇无限互溶。乙腈的碳氮三键之间易发生典型的腈类反应，因此乙腈不单能作为溶剂，还可用于生产许多含氮化合物，是一个重要的有机中间体。目前常用的乙腈的生产方法大致分为直接合成法与间接法两大类。直接合成法包括一氧化碳氨化氢化法、乙醇氨化法等十多种合成方法。间接法主要为丙烯氨氧化副产法。

国际上早期有专利研究：用磷钼杂多酸H₃PMo₁₂O₄做为催化剂,载体可以是硅石、硅藻土、硅胶、浮石或铝土等,几种载体中硅胶的效果最佳。以堆比重为0.75g/cm³、比表面积约为500m²/g硅胶作载体,并用10-35％的12-钼磷酸将其包涂在合适的工艺条件(反应温度为380～420℃，乙醇与氨气的摩尔比为1：(3～4)，停留时间为5s，常压下进行评价，乙醇转化率达和乙腈选择性分别为96％和65％，转化率及选择性较低，达不到工艺指标标准。

美国Cyanamid公司的Roger等人首次报道了用15％Cu/Al₂O₃和5％Cu5％Zn/Al₂O₃可以催化乙醇合成乙腈，在最佳反应条件下，乙腈的收率能够达到87％，但依然未达到99％。

上述文献和专利均存在催化剂活性、选择性、稳定性较差的问题，影响了原料的转化率及乙腈的收率，同时限制了它们在工业应用的前景。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明第一方面提供了一种新型乙腈催化剂，其组成成分包括ZrO₂、WO₃、纳米级多孔碳。

在一些优选的实施方式中，所述ZrO₂占纳米级多孔碳的质量百分比为25～45％；进一步优选的，ZrO₂占纳米级多孔碳的质量百分比为30～40％。

在一些优选的实施方式中，所述WO₃占ZrO₂和纳米级多孔碳的质量百分比为30～50％；进一步优选的，WO₃占ZrO₂和纳米级多孔碳的质量百分比为35～45％。

本发明人发现，选择纳米级多孔碳作为催化剂的载体，在保持催化剂的高活性和选择性的同时，提高了催化剂复活使用次数和延长了使用寿命。本发明人创造性发现，通过选择纳米级多孔碳作为催化剂的载体，相较于单一活性炭或碳纤维，具有更高的孔隙率及比表面积，且经金属化合物改性后的多孔碳具有更高的活性、催化性能以及较高的热稳定性，此外，所述纳米级多孔碳以废弃秸秆为原料，通过高温煅烧碳化，其来源绿色环保，同时使用后能再次煅烧恢复活性，延长使用寿命。

本发明的第二方面提供了一种新型乙腈催化剂的制备方法，包括以下步骤：在去离子水中加入硝酸锆以及钨酸钠(购自国药集团化学试剂有限公司，分析级)分别配制成硝酸锆和钨酸钠水溶液，在硝酸锆水溶液中加入纳米级多孔碳，搅拌、静置、干燥、煅烧，再置于钨酸钠水溶液中，搅拌、静置、干燥、煅烧，制得锆-钨双金属多孔碳催化剂。

在一些优选的实施方式中，所述新型乙腈催化剂的制备方法具体方法，包括以下步骤：