[发明专利]制备具有改进催化性能的催化剂的方法

说明书

本发明的领域

本发明涉及一种制备具有改进催化性能，尤其是改进的起始活性、起始选择性和/或随着时间的活性和/或选择性的催化剂的方法。

本发明的背景

已知许多方法用于将催化反应性金属沉积在载体上以制造出催化剂。例如，美国专利3972829(1976年8月3日授权)公开了一种通过使用催化剂前体化合物与有机硫代酸或巯基羧酸的浸渍溶液，将催化反应性金属组分分布在载体上的方法。美国专利4005049(1977年1月25日授权)介绍了可用于氧化反应的银/过渡金属催化剂的制备。国际专利公开WO96/23585(1996年8月8日出版)提出，增加碱金属促进剂在银溶液中的量能够提高性能。

文献还告诫了某些方法。美国专利4908343(1990年3月13日授权)告诫使用具有强酸性或碱性的银溶液，因为强酸或碱溶液会从载体中浸滤出任何可浸滤的杂质，变成银催化剂的一部分，其量会在氧化反应中对催化剂的性能产生不利影响。

已经惊人地发现，催化剂的金属沉积和催化性能可通过降低浸渍溶液的氢离子活度而得到极大提高。

本发明的综述

按照本发明的一个实施方案，提供了一种制备催化剂的方法，包括以下步骤：

-选择载体；然后

-将一种或多种催化反应性金属和可有可无的促进物质沉积在所述载体上；

所述沉积利用一种其氢离子活度已被降低的浸渍溶液而实现。

尤其是，浸渍溶液的氢离子活度通过加入碱而降低。

优选的是，浸渍溶液的氢离子活度至少降低5倍。更优选的是，浸渍溶液的氢离子活度降低5-1000倍。在含水介质中，这些数字对应于分别升高pH值0.5和0.5-3。

在另一实施方案中，在按照本发明的方法中制成的催化剂适用于烯烃的气相环氧化且所述浸渍溶液包含银。

优选实施方案的描述

已经发现，通过降低用于将催化反应性金属沉积在载体上的浸渍溶液的氢离子活度，可以改进催化剂的催化性能，如活性、选择性和/或随着时间的活性和/或选择性。该方法据信能够提高其中金属通过浸渍溶液而沉积在载体上的大多数催化剂的性能。

催化剂通常通过将催化有效量的一种或多种催化反应性金属沉积在载体上得到催化剂前体而制成。通常，将载体用足以沉积或浸渍催化反应性金属的金属或化合物、复合物和/或盐进行浸渍。本文所用的“催化有效量”是指能够产生可测催化效果的金属的量。

将浸渍载体或催化剂前体在一种也能还原催化金属的气氛的存在下进行干燥。本领域已知的干燥方法包括蒸汽干燥、在具有受控氧浓度的气氛中干燥、在还原气氛中干燥、空气干燥、和使用合适的斜坡或分步温度曲线的分步干燥。

在本发明方法中，如果金属沉积利用一种其氢离子活度已降低的浸渍溶液而进行，可以进一步改进催化性能。本文所用的“氢离子活度”通过氢离子选择电极的电势来度量。本文所用的具有“降低的”氢离子活度的溶液是指，该溶液的活度已通过加入碱而改变，这样，比起处于未改变态的相同溶液的氢离子活度，该改变溶液的氢离子活度下降。选择用于改变溶液的碱可选自任何碱或pKb高于原始浸渍溶液的化合物。特别理想地是选择一种不会改变该浸渍溶液的配方的，即，不会改变该浸渍溶液中的所需金属浓度并沉积在所述载体上的碱。有机碱不会改变浸渍溶液金属浓度，其例子为四烷基氢氧化铵和1,8-二-(二甲基氨基)萘。如果浸渍溶液的金属浓度改变不成问题，可以使用金属氢氧化物。

如果该浸渍溶液至少部分水性，氢活度变化的指标可用pH计来测定，但要理解，所得测量值不是根据真正水性定义的pH。本文所用的“测得的pH”应该是指使用标准pH探头测得的这种非水体系的pH。由原始浸渍溶液至加入碱时的即使小的“测得的pH”变化也是有效的，而且随着“测得的pH”变化因加碱而增加，催化性能继续提高。高碱加入量似乎不会对催化剂性能有不利影响；但已发现，高的氢氧化物加入量造成浸渍溶液的淤积，产生制造困难。如果碱加入太低，氢离子活度不受影响。

如上所述，该方法能够有效地提高催化剂的至少一种催化性能，其中使用浸渍溶液将催化反应性金属沉积或浸渍到载体上。本文所用的“催化性能的提高”是指，比起由未将氢离子活度降低的相同浸渍溶液制成的催化剂，该催化剂的性能得到提高。催化性能包括催化剂活性、选择性、随着时间的活性和/或选择性性能、可操作性(抗失控性)、转化率和工作速率。