[发明专利]一种非晶态铜/二氧化硅催化剂及其制法和用途

说明书

本发明属于一种催化剂及其制法和用途，具体地说涉及一种非晶态铜/二氧化硅催化剂及其制法和用途。

过去所研究的非晶态合金催化剂基本上都是用淬冷法制备的，其比表面积很小，因而难以体现出较好的催化性能。后来化学工作者开发出化学还原沉积法制备大比表面积、高活性的非晶态钴基合金和镍基合金催化剂，使非晶态合金催化材料的研究提高到一个更高更新的水平。如李同信等人采用硼氢化钠溶液作为还原剂与镍盐溶液反应制得的非晶态超细粒子Ni-B合金为催化剂，并研究了用于苯加氢反应的催化性能，发现通过控制反应条件(如反应浓度和滴加速度等)可以制备出不同组成及不同分散状态的Ni-B合金，而且比表面积以及对苯加氢反应的催化剂有一定的差异，而且活性温度较低。实验证明，化学还原沉积法制备的非晶态合金具有很小的粒径，甚至达到纳米级，属于超细粒子。其主要特点是表面原子比例大(一般不小于5％)、比表面积大(10-70m²/g)和表面能高。原子级的表面状态使表面电子状态发生变化。所以非晶态超细粒子合金集非晶态和超细粒子的特性于一体，作为催化材料，具有许多独特功能。目前，Co和Ni以及其它金属非晶态合金的报导较多，而非晶态Cu/SiO₂催化剂经检索尚未发现。

本发明的发明目的是提供一种非晶态铜/二氧化硅催化剂及其制法和用途

本发明的催化剂组成(重量百分比)为：

Cu      1-39％         B    0.001-0.1％

SiO₂   60-90％

上述三组分之和应为100％。

如上所述的SiO₂是比表面积为900-1200m²/g，表观堆密度为0.04-0.05g/cm²的超细SiO₂。

本发明催化剂的制备方法包括如下步骤：

(1)催化剂组成的前驱物是CuSO₄和KBH₄，按上述组成含量称取各种组成，把CuSO₄配成浓度为0.5-1.0mol/l的水溶液，KBH₄配成浓度为0.5-1.0mol/的水溶液；

(2)在超细SiO₂载体中加入无离子水并不断搅拌，形成SiO₂悬浊液，再加入配好的CuSO₄水溶液，并加入络合剂使溶液中的Cu²⁺完全络合，加入异丙烯磷酸丙烯酸共聚物缓蚀阻垢剂，使溶液中阻垢剂的含量为10-50PPm，充分搅拌12小时，将配好的KBH₄水溶液逐滴加入，反应迅速生成黑色沉淀；

(3)水洗分离出的沉淀物至中性，再用丙酮洗涤3-5次，自然干燥得到非晶态Cu/SiO₂催化剂。

如上所述的超细SiO₂的制备方法是以醋酸为催化剂，采用溶胶-凝胶法将正硅酸乙酯(TEOS)水解得到二氧化硅溶胶，经超临界干燥制得超细SiO₂。具体的制备方法见Catalysis Today 30(196)171-175。

本发明催化剂的用途是以甲酸甲酯为原料在80℃反应温度，1.0MPa反应压力，空速为3600ml/l.g.catal液体流速的条件下进行氢解制得甲醇。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)催化剂的比表面积大，孔道发达。

(2)制得的催化剂具有超细粒子效应。

(3)具有较高的催化活性。

实施例1

(1)制备超细SiO₂：首先按H₂O/TEOS摩尔比为4∶1的比例，将正硅酸乙酯配成水溶液，再以醋酸/TEOS摩尔比为0.1∶1的比例，将醋酸加入正硅酸乙酯的水溶液中，最后加入适量乙醇调制TEOS的浓度为1.0mol/l，搅拌2小时进行水解，然后在高压釜中进行超临界干燥得到超细SiO₂；

(2)把前驱物CuSO₄配成0.5mol/l浓度的水溶液，KBH₄配成0.5mol/l浓度的水溶液；