一種低擔載量的高效鈀銅整體式催化劑及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及納米催化劑技術領域，尤其是涉及一種低擔載量的高效鈀銅整體式催化劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002]PdCl2-CuCl2傳統(tǒng)Wacker催化劑在乙稀選擇氧化制備乙醛的反應中發(fā)現(xiàn)和完善，Smidt J.R., Hafner ff., Jira R.et al., Angew.Chem., 1959, 71: 176-178，但該催化體系腐蝕性強，且催化體系與產(chǎn)物難分離。催化劑固載技術成功的解決了 Wacker催化體系的上述缺點，并且固載Wacker催化劑不僅應用于選擇性氧化低碳烯烴制醛和酮，還具有高效的CO氧化活性，將Wacker催化劑拓展到環(huán)境催化領域。
[0003]活性炭、氧化鋁、分子篩等與PdCl2、CuCl2具有較強的相互作用，有利于活性組分的分散，其擔載的Wacker催化劑具有良好的CO氧化活性。但將其放大到整體式蜂窩載體上時，浸漬過程中PdCl2XuCl2在溶劑中擴散速率不同，PdCl 2-&1(:12在整體式蜂窩載體上分布不均勻，最終導致催化劑活性的下降。因此，為了維持催化劑的良好性能，必須提高貴金屬的擔載量。
[0004]中國專利CN104258875A公開了用于一氧化碳常溫催化氧化的整體式催化劑及制備和應用，將PdCl2-CuCl2擔載于堇青石蜂窩陶瓷載體上，能夠在30 °C，空速24000h 1的條件下，實現(xiàn)了一氧化碳(20ppm) 87%的催化轉化，但Pd含量高達2.5g/L。中國專利CN104324737A公開了一種整體式常溫低濃度一氧化碳催化劑及其制備和應用，利用氧化鉍改性活性涂層氧化鋁，在一定程度上提高了堇青石陶瓷擔載PdCl2-CuCl2催化劑活性:在30°C，空速24000h 1條件下，一氧化碳(30ppm)轉化率為95%，但Pd含量沒有降低，依然為2.5g/L。

【發(fā)明內容】

[0005]為解決PdCl2、&1(:12在整體式蜂窩載體上分布不均，貴金屬擔載量高等缺點，本發(fā)明提供一種制備簡單、重復性高的鈀銅整體式催化劑及其制備方法。本發(fā)明首次采用丙酮作為PdCl2-CuCl2活性組分溶劑，使PdCl 2、CuCl2W共價而非解離的方式分散在溶劑中，然后將涂敷有活性氧化鋁的堇青石蜂窩陶瓷浸漬于上述溶液進行活性組分擔載。本發(fā)明改善了 PdCl2、CuCl2在整體式催化劑上的分布狀況，降低了貴金屬Pd的含量。本發(fā)明技術未在相關文獻和專利中報道過。
[0006]—種低擔載量的高效鈀銅整體式催化劑，其特征在于，所述催化劑的貴金屬鈀含量低，具體為不高于1.2g/L ;催化劑活性高，高空速下30000-10000h 1對痕量一氧化碳轉化率為 60-90%ο
[0007]稱取一定量的PdCljP CuCl 2于適量丙酮中，超聲至溶解，將涂敷有活性氧化鋁的堇青石載體浸漬于上述溶液中5-lOs，翻轉載體再次浸漬5-lOs，取出，將多余溶液吹出，室溫下靜置數(shù)小時，50°C烘干，300°C焙燒4h。
[0008]Pd理論擔載量為1.2 g/L, Pd與Cu摩爾比為3:1_1:15，丙酮與載體體積比為1:5。
[0009]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
(O原材料易得，制備簡單，重復性好。
[0010](2)活性組分分布均勻，催化劑活性高，成本低等。
【具體實施方式】
[0011]下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明:本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0012]實施例1:
稱取0.05g PdCljP 0.16g CuCl 2于5mL丙酮中，超聲至溶解。將涂敷有活性氧化鋁的堇青石載體(底面積1cm2，高5cm)浸漬于ImL上述溶液中5_10s，翻轉載體再次浸漬5_10s，取出，將多余溶液吹出，室溫下靜置數(shù)小時，50°C烘干，300°C焙燒4h，備用。Pd理論擔載量為1.2 g/L，Pd與Cu摩爾比為1:3。
[0013]催化劑評價:催化劑的CO催化氧化反應在U型管反應器中進行。原料氣組分為:CO 8-10ppm，平衡氣為空氣，氣體流量800mL/min。將催化劑切割成2cm高(2mL)的圓柱體置于反應器中，對應體積空速為240001!^恒溫水浴控制U型反應器溫度為30°C。利用一氧化碳分析儀(Thermo，Model 48i)進行產(chǎn)物分析，儀器的最低檢測限為0.04ppm。
[0014]測試結果，在24000h 1體積空速下，所得整體式催化劑對CO的初始凈化率為67%，24h后凈化率為50%。
[0015]實施例2:
稱取0.05g PdCljP 0.16g CuCl 2于5mL丙酮中，超聲至溶解。將涂敷有活性氧化鋁的堇青石載體(底面積1cm2，高5cm)浸漬于ImL上述溶液中5_10s，翻轉載體再次浸漬5_10s，取出，將多余溶液吹出，室溫下靜置數(shù)小時，50°C烘干，300°C焙燒4h，備用。Pd理論擔載量為1.2 g/L，Pd與Cu摩爾比為1:3。
[0016]催化劑評價:催化劑的CO催化氧化反應在U型管反應器中進行。原料氣組分為:CO 17-20ppm，平衡氣為空氣，氣體流量1000 mL/min。將催化劑切割成5cm高(5mL)的圓柱體置于反應器中，對應體積空速為UOOOh1。恒溫水浴控制U型反應器溫度為30°C。利用一氧化碳分析儀(Thermo，Model 48i)進行產(chǎn)物分析，儀器的最低檢測限為0.04ppm。
[0017]測試結果，在12000h 1體積空速下，所得整體式催化劑對CO的初始凈化率為98%，一周后凈化率為92%。
[0018]實施例3:
稱取0.05g PdCljP0.016g CuCl 2于511^丙酮中，超聲至溶解。將涂敷有活性氧化鋁的堇青石載體(底面積1cm2，高5cm)浸漬于ImL上述溶液中5_10s，翻轉載體再次浸漬5_10s，取出，將多余溶液吹出，室溫下靜置數(shù)小時，50°C烘干，300°C焙燒4h，備用。Pd理論擔載量為1.2 g/L，Pd與Cu摩爾比為3:1。
[0019]催化劑評價同實施例1，測試結果，在24000h 1體積空速下，所得整體式催化劑對CO的初始凈化率為70%，24h后凈化率為55%。
[0020]實施例4: 稱取0.05g PdCljP 0.048g CuCl 2于5mL丙酮中，超聲至溶解。將涂敷有活性氧化鋁的堇青石載體(底面積1cm2，高5cm)浸漬于ImL上述溶液中5_10s，翻轉載體再次浸漬5_10s，取出，將多余溶液吹出，室溫下靜置數(shù)小時，50°C烘干，300°C焙燒4h，備用。Pd理論擔載量為1.2 g/L, Pd與Cu摩爾比為1:1。
[0021]催化劑評價同實施例1，測試結果，在24000h 1體積空速下，所得整體式催化劑對CO的初始凈化率為64%，24h后凈化率為58%。
[0022]實施例5:
稱取0.05g PdCljP0.432g CuCl 2于5mL丙酮中，超聲至溶解。將涂敷有活性氧化鋁的堇青石載體(底面積1cm2，高5cm)浸漬于上述ImL溶液中5_10s，翻轉載體再次浸漬5_10s，取出，將多余溶液吹出，室溫下靜置數(shù)小時，50°C烘干，300°C焙燒4h，備用。Pd理論擔載量為1.2 g/L，Pd與Cu摩爾比為1:9。
[0023]催化劑評價同實施例1，測試結果，在24000h 1體積空速下，所得整體式催化劑對CO的初始凈化率為60%，24h后凈化率為49%。
[0024]實施例6:
稱取0.05g PdCljP 0.72g CuCl 2于5mL丙酮中，超聲至溶解。將涂敷有活性氧化鋁的堇青石載體(底面積1cm2，高5cm)浸漬于ImL上述溶液中5_10s，翻轉載體再次浸漬5_10s，取出，將多余溶液吹出，室溫下靜置數(shù)小時，50°C烘干，300°C焙燒4h，備用。Pd理論擔載量為1.2 g/L，Pd與Cu摩爾比為1:15。
[0025]催化劑評價同實施例1，測試結果，在24000h 1體積空速下，所得整體式催化劑對CO的初始凈化率為64%，24h后凈化率為42%。
【主權項】
1.一種低擔載量的高效鈀銅整體式催化劑，其特征在于，所述催化劑的貴金屬鈀含量低，具體為不高于1.2g/L ;催化劑活性高，高空速下30000-10000h 1對痕量一氧化碳轉化率為 60-90%ο2.根據(jù)權利要求1所述一種低擔載量的高效鈀銅整體式催化劑制備方法，其特征在于，稱取一定量的PdCljP CuCl 2于適量丙酮中，超聲至溶解，將涂敷有活性氧化鋁的堇青石載體浸漬于上述溶液中5-lOs，翻轉載體再次浸漬5-lOs，取出，將多余溶液吹出，室溫下靜置數(shù)小時，50 °C烘干，300 °C焙燒4h。3.根據(jù)權利要求2所述一種低擔載量的高效鈀銅整體式催化劑制備方法，其特征在于，Pd理論擔載量為1.2 g/L，Pd與Cu摩爾比為3:1-1:15，丙酮與載體體積比為1:5。
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種低擔載量的高效鈀銅整體式催化劑及其制備方法，采用丙酮作為PdCl2-CuCl2活性組分溶劑，使PdCl2、CuCl2以共價而非解離的方式分散在溶劑中，然后將涂敷有活性氧化鋁的堇青石蜂窩陶瓷浸漬在上述溶液。本發(fā)明改善了浸漬后PdCl2、CuCl2在整體式催化劑上的分布狀況，提高了催化劑的活性，降低了貴金屬Pd的含量。該方法具有原材料易得，制備簡單，重復性好；活性組分分布均勻，催化劑活性高，成本低等優(yōu)點。
【IPC分類】B01J23/89, B01D53/86, B01D53/62
【公開號】CN105126865
【申請?zhí)枴緾N201510402900
【發(fā)明人】何丹農, 趙昆峰, 袁靜, 蔡婷, 高振源, 楊玲, 張濤
【申請人】上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年7月10日