一种高活性钯碳催化剂的制备方法与流程

本发明属于化工医药领域，涉及一种高活性钯碳催化剂的制备方法。

背景技术：

自从1872年发现钯炭可催化还原加氢苯环上的硝基后，钯炭催化加氢因其流程简单、转化率高、产率高和无污染等优点，引起了国内外极大的关注。钯碳催化剂是将贵金属钯负载在活性炭上制备得到的一种高活性催化剂。钯炭催化剂催化活性高、选择性好，主要用于加氢和裂解反应，因而被广泛用于石油化工、医药工业、电子工业、香料工业、染料工业和其他精细化工的加氢还原精制过程。

钯碳催化剂的优劣主要由催化剂活性、选择性、催化剂处理能力、催化剂寿命、稳定性和再生能力等指标来评判，其中钯碳催化剂活性和稳定性最受关注。影响催化剂活性的因素有很多，如载体的性能(比表面积、孔结构、表面化学性质等)、催化剂中活性金属的含量和颗粒大小、活性金属在载体上的宏观和微观分布等。目前，载体通常采用硝酸或者双氧水进行处理，再用于催化剂的制备。而且，不同的钯碳催化剂制备方法所制备的催化剂，依据活性金属颗粒大小和在载体上的分布不同导致催化剂活性差异很大，产品活性不稳定且不高。同时现有技术还需要对活性炭进行预处理，工艺较复杂，成本较高。

技术实现要素：

技术问题：为了解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种高活性钯碳催化剂的制备方法。

技术方案：本发明提供的一种高活性钯碳催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将钯盐与高分子化合物溶于水中超声分散，得混合溶液；

(2)将活性炭和还原剂溶于步骤(1)的混合溶液中，加热搅拌浸渍，得悬浊液；

(3)步骤(2)的悬浊液采用微波-原位还原法反应，即得钯碳催化剂。

优选地，所述高活性钯碳催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)钯盐与高分子化合物溶于水中超声分散10-60min，得混合溶液；

(2)将活性炭和还原剂溶于步骤(1)的混合溶液中，30～50℃下加热搅拌浸渍12-24h；

(3)采用微波-原位还原法，使步骤(2)的悬浊液在200-400W功率下反应1～3min，过滤、洗涤、干燥，即得钯碳催化剂。

步骤(1)中，钯盐与高分子化合物的质量比为10:1～20:1；钯盐选自四氯钯酸铵、四氯钯酸钠中的一种或几种；高分子化合物选自聚乙烯吡咯烷酮、聚二烯丙基二甲基氯化铵、CTAB中的一种或几种；超声功率为30-90W。

步骤(2)中，活性炭、还原剂和钯盐的质量比为10:2:1～50:2:1；所述还原剂选自葡萄糖、柠檬酸、乙二醇中的一种或几种。

有益效果：本发明提供的钯碳催化剂工艺简单、成本低廉、效率高，活性炭无需预处理，制得的钯碳催化剂金属颗粒较小、分布均匀、活性高。

附图说明

图1为实施例1制得的钯碳催化剂的TEM图。

图2为对比例1制得的钯碳催化剂的TEM图。

具体实施方式

下面对本发明钯碳催化剂的制备方法作出进一步说明。

实施例1

高活性10％钯碳催化剂的制备方法，其步骤如下：

分别称取四氯钯酸铵240mg、聚乙烯吡咯烷酮24mg，加入30mL蒸馏水溶解，将其置于超声中超声30min，备用。分别称取活性炭1.0g、葡萄糖50mg加入上述溶液中，混合均匀后，升温至40℃搅拌12h，在微波功率为350W下反应2min，经过滤、洗涤、干燥后得到高活性钯碳催化剂。

将此催化剂用于脱苄基实验，其脱苄基可达98.0％，选择性为99.5％。

实施例2

高活性5％钯碳催化剂的制备方法，其步骤如下：

分别称取四氯钯酸铵120mg、聚乙烯吡咯烷酮6mg，加入30mL蒸馏水溶解，将其置于超声中超声30min，备用。分别称取活性炭1.0g、葡萄糖30mg加入上述溶液中，混合均匀后，升温至40℃搅拌12h，在微波功率为200W下反应1.5min，经过滤、洗涤、干燥后得到高活性钯碳催化剂。

将此催化剂用于脱苄基实验，其脱苄基可达98.1％，选择性为99.6％。

实施例3

高活性15％钯碳催化剂的制备方法，其步骤如下：

分别称取四氯钯酸铵360mg、聚乙烯吡咯烷酮24mg，加入30mL蒸馏水溶解，将其置于超声中超声30min，备用。分别称取活性炭1.0g、葡萄糖100mg加入上述溶液中，混合均匀后，升温至40℃搅拌24h，在微波功率为400W下反应3min，经过滤、洗涤、干燥后得到高活性钯碳催化剂。

将此催化剂用于脱苄基实验，其脱苄基可达98.2％，选择性为99.6％。

实施例4

高活性钯碳催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)钯盐与高分子化合物溶于水中超声分散10min，得混合溶液；钯盐与高分子化合物的质量比为10:1；钯盐为四氯钯酸铵；高分子化合物为CTAB；超声功率为30W；

(2)将活性炭和还原剂溶于步骤(1)的混合溶液中，30℃下加热搅拌浸渍12h；活性炭、还原剂和钯盐的质量比为10:2:1；所述还原剂为柠檬酸；

(3)采用微波-原位还原法，使步骤(2)的悬浊液在200W功率下反应3min，过滤、洗涤、干燥，即得钯碳催化剂。

将此催化剂用于脱苄基实验，其脱苄基可达98.1％，选择性为99.5％。

实施例5

高活性钯碳催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)钯盐与高分子化合物溶于水中超声分散60min，得混合溶液；钯盐与高分子化合物的质量比为20:1；钯盐为四氯钯酸钠；高分子化合物为聚二烯丙基二甲基氯化铵；超声功率为90W；

(2)将活性炭和还原剂溶于步骤(1)的混合溶液中，50℃下加热搅拌浸渍24h；活性炭、还原剂和钯盐的质量比为50:2:1；所述还原剂为乙二醇；

(3)采用微波-原位还原法，使步骤(2)的悬浊液在400W功率下反应1min，过滤、洗涤、干燥，即得钯碳催化剂。

将此催化剂用于脱苄基实验，其脱苄基可达98.3％，选择性为99.5％。

实施例6

高活性钯碳催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)钯盐与高分子化合物溶于水中超声分散30min，得混合溶液；钯盐与高分子化合物的质量比为15:1；钯盐为四氯钯酸铵；高分子化合物为聚乙烯吡咯烷酮；超声功率为60W；

(2)将活性炭和还原剂溶于步骤(1)的混合溶液中，40℃下加热搅拌浸渍18h；活性炭、还原剂和钯盐的质量比为30:2:1；所述还原剂为葡萄糖；

(3)采用微波-原位还原法，使步骤(2)的悬浊液在300W功率下反应2min，过滤、洗涤、干燥，即得钯碳催化剂。

将此催化剂用于脱苄基实验，其脱苄基可达98.4％，选择性为99.7％。

对比例1

传统10％钯碳催化剂的制备方法，其步骤如下：

分别称取氯化钯150mg、活性炭1.0g于烧杯中，加入10mL稀盐酸溶解，浸渍2h后，加入氢氧化钠进行陈化，陈化2h后，加入甲醛还原。经过滤、洗涤、干燥后，制备得到10％钯碳催化剂。

将其同于脱苄基实验，其脱苄基活性为35％，选择性为95％。

图1为实施例1制得的钯碳催化剂的TEM图，图2为对比例1制得的钯碳催化剂的TEM图。从图中可以看出，对比例1催化剂与实施例1催化剂相比，颗粒较大，且分散不均匀。经测试后，其催化效果较实施例1催化效果差。