CN104741119A

CN104741119A - 一种用于乙炔氢氯化的纳米Au催化剂及制备方法及应用

Info

Publication number: CN104741119A
Application number: CN201510174452.6A
Authority: CN
Inventors: 代斌; 王琴琴; 黄超锋
Original assignee: Shihezi University
Current assignee: Shihezi University
Priority date: 2015-04-14
Filing date: 2015-04-14
Publication date: 2015-07-01

Abstract

本发明公开了用于乙炔氢氯化的纳米Au催化剂及制备方法及应用，用于乙炔氢氯化的纳米Au催化剂的制备方法的步骤：称量金盐，溶解于溶液中，加入保护剂，还原剂，多孔载体，浸渍，真空干燥，得到用于乙炔氢氯化纳米Au催化剂。本发明的一种用于乙炔氢氯化的纳米Au催化剂为非汞催化剂，可防止汞对环境造成的污染；在反应温度为180℃、乙炔空速为150h^-1、原料气配比V_C2H2/V_HC1=1:1.15的条件下，其乙炔的转化率仍然可以达到90%，生成氯乙烯的选择性大于99.0%。

Description

一种用于乙炔氢氯化的纳米Au催化剂及制备方法及应用

技术领域

本发明涉及一种用于乙炔氢氯化的纳米Au催化剂及制备方法及应用，属于有机合成用催化剂的制备技术领域。

背景技术

随着世界经济的高速发展，人民生活水平的不断提高提高对PVC (聚氯乙烯)材料的需求量也逐年增大。VCM（氯乙烯单体）聚合得到PVC，一般VCM的生产方法主要有三种，分别为乙烯法、乙烷法和乙炔法。国外VCM生产大多采用乙烯法，在我国富煤、贫油、少气的能源背景下，相对于石油化工路线的乙烯法，以煤化工路线的乙炔法更凸显出其能源和成本的优势，到2013年，电石乙炔法PVC的产能占总产能的82%，全国年产量约为1512万吨，在我国PVC行业中占主要地位。工业上，电石乙炔法生产PVC主要采用活性炭负载的氯化汞作为催化剂，因此，电石乙炔法PVC成为我国最大的汞消耗行业，约占我国汞消耗总量的60%，然而我国汞资源接近枯竭，其产量远不能满足国内市场需求，并且催化剂中Hg的失活和高温挥发造成汞的大量流失，不仅严重危害人体健康，污染环境，更影响氯乙烯的质量。面对以上严峻问题，如不及早重视和加强对汞污染的控制，必会造成被动局面。研发环保的无汞催化剂影响到PVC行业的持续发展，因此，开辟一条环境友好型无汞催化剂的生产路线，实现PVC的高效清洁生产势在必行。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种高性能的用于乙炔氢氯化的纳米Au催化剂。

本发明的第二个目的是提供一种用于乙炔氢氯化的纳米Au催化剂的制备方法。

本发明的第三个目的是提供一种用于乙炔氢氯化的纳米Au催化剂的应用。

本发明技术方案概述如下：

一种用于乙炔氢氯化的纳米Au催化剂的制备方法，其特征是包括如下步骤：

催化剂制备：

将金盐加入溶剂中，搅拌使溶解得金的摩尔浓度为0.000755 mol/L～0.00465 mol/L的金盐溶液，加入0.01g保护剂，搅拌1～5小时，加入0.00000155 mol/L～0.31 mol/L的还原剂溶液，搅拌1～5小时，得到金溶胶。

将3g多空载体加入到金溶胶中，搅拌5-24小时，过滤，洗涤，真空50-100℃干燥6-24小时，得到用于乙炔氢氯化的纳米Au催化剂。

所述金盐为氯金酸。

所述多孔载体优选椰壳基活性炭。

所述保护剂优选聚乙烯醇。

上述方法制备的一种用于乙炔氢氯化的纳米Au催化剂。

上述一种用于乙炔氢氯化的纳米Au催化剂在乙炔氢氯化反应中的应用。

本发明的优点：

本发明的一种用于乙炔氢氯化的纳米Au催化剂不含汞，方法简单；在反应温度为180 ℃、乙炔空速为360 h^-1、原料气配比V_C2H2/V_HC1=1:1.15的条件下，其乙炔的转化率仍然可以达到90%，生成氯乙烯的选择性大于99.0%。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，以便使本领域的技术人员可以更好的理解本发明。但所举实施例并不作为对本发明的限定。

实施例1

一种用于乙炔氢氯化的纳米Au催化剂的制备方法，包括如下步骤：

将0.0000776 mol的AuCl₃溶液加入到圆底烧瓶内，加入100mL溶剂，混合均匀，然后逐滴加入0.0005mol的NaBH₄溶液，磁力搅拌2小时，加入1.5g椰壳活性炭，使用0.1mol/L的稀盐酸溶液调节溶液pH为1，过夜搅拌，过滤，蒸馏水洗涤，放入80℃真空干燥箱内过夜干燥，得到纳米Au催化剂。

在反应条件为氯化氢活化30 min，乙炔空速360 h-1，反应温度180 ℃，原料气配比VC2H2/VHC1=1:1.15。上述催化剂装填量为2 mL；该催化剂在上述条件下催化乙炔氢氯化反应，得到乙炔的初始转化率为60%，氯乙烯的选择性大于99%。

实施例2

将0.0000776 mol的AuCl₃溶液加入到圆底烧瓶内，加入10 mg PVA溶液，磁力搅拌1小时，然后逐滴加入0.0005mol的NaBH₄溶液，磁力搅拌2小时，加入1.5g椰壳活性炭，使用0.1mol/L的稀盐酸溶液调节溶液pH为1，过夜搅拌，过滤，蒸馏水洗涤，放入80℃真空干燥箱内过夜干燥，得到纳米Au催化剂。

在反应条件为氯化氢活化30 min，乙炔空速360 h^-1，反应温度180 ℃，原料气配比V_C2H2/V_HC1=1:1.15。上述催化剂装填量为2 mL；该催化剂在上述条件下催化乙炔氢氯化反应，得到乙炔的初始转化率为72%，氯乙烯的选择性大于99%。

实施例3

将0.0000776 mol的AuCl₃溶液加入到圆底烧瓶内，加入60mL溶剂，加入10 mg PVA溶液，磁力搅拌1小时，在逐滴加入0.0005mol的NaBH₄溶液，磁力搅拌2小时，加入1.5g椰壳活性炭，使用0.1mol/L的稀盐酸溶液调节溶液pH为1，过夜搅拌，过滤，蒸馏水洗涤，放入80℃真空干燥箱内过夜干燥，得到纳米Au催化剂。

在反应条件为氯化氢活化30 min，乙炔空速360 h^-1，反应温度180 ℃，原料气配比V_C2H2/V_HC1=1:1.15。上述催化剂装填量为2 ml；该催化剂在上述条件下催化乙炔氢氯化反应，得到乙炔的初始转化率为82%，氯乙烯的选择性大于99%。

实施例4

将0.0000776 mol的AuCl₃溶液加入到圆底烧瓶内，加入100mL溶剂，加入10 mg PVA溶液，磁力搅拌1小时，在逐滴加入0.0005mol的NaBH₄溶液，磁力搅拌2小时，加入1.5g椰壳活性炭，使用0.1mol/L的稀盐酸溶液调节溶液pH为1，过夜搅拌，过滤，蒸馏水洗涤，放入80℃真空干燥箱内过夜干燥，得到纳米Au催化剂。

在反应条件为氯化氢活化30 min，乙炔空速360 h^-1，反应温度180 ℃，原料气配比V_C2H2/V_HC1=1:1.15。上述催化剂装填量为2ml；该催化剂在上述条件下催化乙炔氢氯化反应，得到乙炔的转化率为90%，氯乙烯的选择性大于99%。相比实施例1的催化剂，本发明的纳米Au催化剂的乙炔转化率有了一定程度提高。

实施例5

将0.0000776 mol的AuCl₃溶液加入到圆底烧瓶内，加入200mL溶剂，加入10 mg PVA溶液，磁力搅拌1小时，在逐滴加入0.0005mol的NaBH₄溶液，磁力搅拌2小时，加入1.5g椰壳活性炭，使用0.1mol/L的稀盐酸溶液调节溶液pH为1，过夜搅拌，过滤，蒸馏水洗涤，放入80℃真空干燥箱内过夜干燥，得到纳米Au催化剂。

在反应条件为氯化氢活化30 min，乙炔空速360 h^-1，反应温度180 ℃，原料气配比V_C2H2/V_HC1=1:1.15。上述催化剂装填量为2 mL；该催化剂在上述条件下催化乙炔氢氯化反应，得到乙炔的转化率为70%，氯乙烯的选择性大于99%。

Claims

1.一种用于乙炔氢氯化的纳米Au催化剂的制备方法，其特征是包括如下步骤：将金盐加入溶剂中，搅拌使溶解得金的摩尔浓度为0.000755 mol/L～0.00465 mol/L的金盐溶液，加入0.01g保护剂，搅拌1～5小时，加入0.00000155 mol/L～0.31 mol/L的还原剂溶液，搅拌1～5小时，得到金溶胶；将3g多空载体加入到金溶胶中，搅拌5-24小时，过滤，洗涤，真空50-100℃干燥6-24小时，得到用于乙炔氢氯化的纳米Au催化剂。

2.根据权利要求1所述的一种用于乙炔氢氯化的纳米Au催化剂的制备方法，其特征是所述金盐为氯金酸。

3.根据权利要求1所述的一种用于乙炔氢氯化的纳米Au催化剂的制备方法，其特征是所述溶剂为水。

4.根据权利要求1所述的一种用于乙炔氢氯化的纳米Au催化剂的制备方法，其特征是所述多孔载体为椰壳基活性炭。

5.根据权利要求1所述的一种用于乙炔氢氯化的纳米Au催化剂的制备方法，其特征是所述保护剂为聚乙烯醇。

6.根据权利要求1所述的一种用于乙炔氢氯化的纳米Au催化剂的制备方法，其特征是所述还原剂为硼氢化钠。

7.权利要求1-5之一的方法制备的一种用于乙炔氢氯化的纳米Au催化剂。

8.权利要求5的一种用于乙炔氢氯化的纳米Au催化剂在乙炔氢氯化反应中的应用。