CN107159300A - 一种负载型介孔分子筛催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种负载型介孔分子筛催化剂及其制备方法和应用。本发明首先将钨、铝同时掺杂入介孔分子筛SBA‑15的骨架和孔道,并以掺杂后的介孔分子筛做载体,负载活性组分铂纳米颗粒,制得催化剂Pt/W‑Al‑SBA‑15。该方法制备的催化剂酸性强,比表面积大,WO3和Al2O3在分子筛SBA‑15中的分布较浸渍法均匀。本发明将所得催化剂应用于甘油加氢制1,3‑丙二醇,1,3‑丙二醇的生产工艺简单,反应条件温和、液相副产物少;具有高稳定性、高甘油转化率和较高的1,3‑丙二醇选择性的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种负载型介孔分子筛催化剂及其制备方法和应用,属于催化剂制备技术领域。
背景技术
随着经济的发展和环境的变化,绿色、可持续的观念逐步深入人心。生物柴油就是一种可持续的生物质能源。然而生产生物柴油会副产大量的低品质甘油,将低品质甘油转化为高附加值化学品是有效的解决困扰生物柴油产业的方法。1,3-丙二醇是目前最具经济价值的产品,以其为单体合成的聚对苯二甲酸-1,3-丙二醇酯(PTT),因具有优良的回弹、防紫外辐射和抗氯性能以及生物降解性而在服装面料、工程塑料等领域得以广泛应用。
由于生产生物柴油带来了丰富的甘油资源,以甘油为原料生产1,3-丙二醇受到极大的关注,也为1,3-丙二醇的生产提供了一条经济的途径。用甘油为原料生产1,3-丙二醇包括微生物发酵的生物法和直接催化加氢的化学法。生物法(中国专利CN 200510011867.8利用生物柴油副产物甘油生产1,3-丙二醇的方法)条件温和、原料利用率高、1,3-丙二醇选择性好,但反应周期长、有效组分低带来了分离能耗、废液量大的缺点,而高浓度1,3-丙二醇易使酶中毒失活。化学的催化加氢是在均相或非均相催化剂的作用下,甘油与氢气反应生成1,3-丙二醇,其中的关键是催化剂和反应条件。
文献(Schlaf M, Ghosh P, Fagan P J, Hauptman E, et al. Metal-CatalyzedSelective Deoxygenation of Diols to Alcohols. Angew. Chem. Int. Ed. 2001,40(20): 3887-3890.)报道了一种Ru为活性组分的均相催化剂,以环丁砜为溶剂,反应温度110 ℃、5.2 MPa初始氢压下,1,3-丙二醇的选择性低于3%。
文献(Nakagawa Y, Shinmi Y, Koso S, et al. Direct Hydrogenolysis ofGlycerol into 1,3-Propanediol over Rhenium-Modified Iridium Catalyst. JCatal., 2010, 272(2): 191-194.)用ReO x 改性的SiO2为载体负载Ir为催化剂(Ir-ReO x /SiO2),在釜式反应器中以甘油水溶液为对象进行甘油加氢制1,3-丙二醇的反应,在温度为393 K、初始氢压8.0 MPa、反应36 h后,甘油的转化率为81%,1,3-丙二醇的产率38%。但金属铱与铼的价格昂贵,不易处理。
文献(Chaminand J., Djakovitch L., Gallezot P., et al. GlycerolHydrogenolysis on Heterogeneous Catalysts. Green Chem., 2004, 6(8): 359-361.)在添加H2WO4的Rh/C催化剂中,以环丁砜为溶剂,在180 ℃、初始氢压8.0 MPa的条件下对甘油加氢时,产物中1,3-丙二醇与1,2-丙二醇的摩尔比最高可达到2.0。证明了钨是甘油加氢制1,3-丙二醇的优良催化剂。
文献(Kurasaks T, Maruyama H, Naribayashi I, et al. Production of 1,3-Propanediol by Hydrogenolysis of Glycerol Catalyzed by Pt/WO3/ZrO2. Catal.Commun., 2008, 9(6): 1360-1363.)在1,3-二甲基-2-咪唑啉酮溶剂中,用WO3/ZrO2负载Pt为催化剂(Pt/WO3/ZrO2),优选的实验条件下1,3-丙二醇的收率可达24.2%。这也证明钨在甘油加氢制1,3-丙二醇的过程中有重要的作用。甚至文献(Wang J, Zhao X C, Lei N, etal. Hydrogenolysis of Glycerol to 1,3-propanediol under Low Hydrogen Pressureover WO x -Supported Single/Pseudo-Single Atom Pt Catalyst. ChemSusChem, 2016,9, 784-790.)只用WO x 做载体负载铂也取得了“每克金属Pt,在每小时内能生成3.78克的1,3-丙二醇”的效果,但WO x 的比表面太小,不利于活性组分铂的分散。
从上述的体系知道含钨的多相催化剂更有利于甘油加氢制1,3-丙二醇,但钨的氧化物比表面太小不利于活性组分的分散,尽管文献(Priya S S, Kumar V P, Kantam M L,et al. High Efficiency Conversion of Glycerol to 1,3-Propanediol Using aNovel Platinum−Tungsten Catalyst Supported on SBA-15. Ind. Eng. Chem. Res.2015, 54, 9104−9115.)给出了将WO3通过浸渍的方式负载到SBA-15上用作载体的方法,但浸渍法存在分散不均匀的缺点。
为克服钨氧化物比表面小和浸渍法不易将组分分散均匀的缺点,发挥钨氧化物在甘油加氢制1,3-丙二醇中的作用,我们在本发明中将钨和铝原位负载到介孔SBA-15的骨架和孔道,再负载铂并用于甘油加氢制备1,3-丙二醇。该方法增加了载体的比表面,提高了钨氧化物的分散性,并用Al2O3促进剂增强了反应效果。
发明内容
本发明旨在提供一种负载型介孔分子筛催化剂,解决了钨氧化物比表面积过小的缺点并能提高其分散性。本发明还提供了该催化剂的制备方法:将钨、铝同时掺杂入介孔分子筛SBA-15的骨架和孔道,并以掺杂后的介孔分子筛做载体,负载活性组分后应用于甘油加氢制1,3-丙二醇。该方法增强了催化剂对甘油加氢时的稳定性并提高了1,3-丙二醇的选择性。
本发明提供了一种负载型介孔分子筛催化剂,将铂纳米颗粒负载于钨、铝掺杂的介孔分子筛W-Al-SBA-15上,包括以下重量份数的组分:
铂:0.5-10份;
钨:2.5-25份;
铝:2.5-25份;
SBA-15:50-100份。
本发明提供了一种负载型介孔分子筛催化剂的制备方法,包括以下步骤:首先将钨、铝同时掺杂入介孔分子筛SBA-15的骨架和孔道,并以掺杂后的介孔分子筛做载体,负载活性组分铂纳米颗粒,制得催化剂Pt/W-Al-SBA-15。
上述制备方法,具体包括以下步骤:
(1) 制备钨、铝掺杂的介孔分子筛W-Al-SBA-15
在模板剂三嵌段共聚物P123(EO20PO70EO20,MW=5,800)中加入去离子水,搅拌使其完全溶解,模板剂与去离子水的质量比为1:5~50;
搅拌状态下,向上述体系加入盐酸,使体系中H+的量为0.1-1 mol/L;升温到40~60 ℃后继续搅拌2~4 h使体系均一透明;
搅拌状态下,加入偏钨酸铵(粒径小于100目)固体,搅拌30~60 min;然后加入异丙醇铝固体(粒径小于100目),继续搅拌30~60 min;再以0.5~2 mL/min的速度滴加正硅酸乙酯,滴加完成后继续搅拌40~60 min;
继续搅拌并开始计时,20~24 h后转移反应混合液到水热釜中,升温到80~120 ℃并在此温度下晶化24~48 h;
将水热釜自然冷却到室温,反应物过滤,用蒸馏水洗涤,至洗水呈中性,自然干燥6~12h,再于70~110 ℃下真空干燥6~12 h;
于马弗炉中在400-600 ℃下焙烧4-10 h除去模板剂P123,得到钨、铝掺杂的SBA-15;
钨、铝的掺杂量分别以WO3和Al2O3计算,其质量比如下:WO3:Al2O3=1:1,(WO3+Al2O3):SiO2=(0.05~0.5):1;
(2) 催化剂Pt/W-Al-SBA-15的制备
用浸渍法制备Pt/W-Al-SBA-15的前驱体,将载体浸渍到Pt的水溶液中,搅拌6~8 h,静置16~18 h,40~70 ℃下真空干燥12~24 h,备用;
前驱体在300~500 ℃下焙烧1~3 h后再于300~500 ℃下用H2/N2(体积比为1:9)混合气还原1~3 h,转到N2气氛下冷却到室温,再用O2/N2(体积比为1:99)混合气钝化1~4 h,得到目标催化剂Pt/W-Al-SBA-15。
上述方法中,步骤(1)中的搅拌速度为400~1000 rpm。
本发明提供了上述催化剂在甘油加氢制1,3-丙二醇中的应用。
上述催化剂用于甘油加氢制1,3-丙二醇时可采用间歇釜式反应器、连续流动的固定床反应器或半间歇反应器。其中优选间歇釜式反应器,可以延长催化剂和反应物的接触时间,提高甘油转化率。
上述催化剂用于甘油加氢制1,3-丙二醇时,原料甘油的质量分数在3-100%。由于后处理过程需除去水分,应尽量提高原料液中甘油的含量以降低产物处理过程中1,3-丙二醇提纯所需的能耗,较适合的质量分数是40-70%。采用较低浓度的甘油水溶液,会增加后处理的能耗;而采用更高浓度的甘油溶液进行反应则由于过高黏度导致扩散限制而使生成的1,3-丙二醇继续反应降低了其选择性。该催化剂用于甘油加氢反应时具有高稳定性、高甘油转化率和较高的1,3-丙二醇选择性的特点。
在100 mL的不锈钢高压反应釜中加入15~50 g质量分数为40~70%的甘油水溶液,再加入0.05~2.0 g催化剂Pt/W-Al-SBA-15,封闭高压釜,依次用N2和H2置换釜内气体后充入初始氢压1~8 MPa的H2,搅拌速率为600 rpm,加热至120~200 ℃后反应8~24 h;甘油转化率70.0%~99.4%,1,3-丙二醇选择性32.0~60.4%。
本发明的有益效果:
本发明制备的催化剂酸性强,比表面积大,WO3和Al2O3在分子筛SBA-15中的分布较浸渍法均匀;涉及的1,3-丙二醇的生产工艺简单,反应条件温和、液相副产物少。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明,但不局限于以下实施例。
实施例1
(1) 钨、铝掺杂的介孔分子筛W-Al-SBA-15的制备
在4.00 g模板剂三嵌段共聚物P123(EO20PO70EO20,MW=5,800)中加入80 g去离子水,搅拌使其完全溶解;
搅拌下向上述体系加入1mol/L的盐酸20 mL,升温到40 ℃后继续搅拌4 h使体系均一透明;从该步骤开始到转移反应混合液至水热釜之前一直保持温度在40℃;
搅拌下加入偏钨酸铵(粒径小于100目) 0.034 g,搅拌30 min;
搅拌下加入异丙醇铝固体(粒径小于100目)0.12 g,继续搅拌30 min;
以1 mL/min的速度滴加正硅酸乙酯4 g,滴加完成后继续搅拌40 min;
掺杂的钨、铝的质量和SBA-15的质量分别以WO3,Al2O3和SiO2计算,其质量比如下:WO3:Al2O3=1:1,(WO3+Al2O3):SiO2=0.05。
继续搅拌并开始计时,20 h后转移到水热釜中,升温到100℃并在100℃下晶化24h;
将水热釜自然冷却到室温,反应物过滤,用蒸馏水洗涤,至洗水呈中性,自然干燥12 h,再于70 ℃下真空干燥12 h;
于马弗炉中在400 ℃下焙烧6 h除去模板剂P123,得到掺杂W、Al的介孔分子筛SBA-15。
(2) 催化剂Pt/W-Al-SBA-15的制备
用浸渍法制备Pt/W-Al-SBA-15的前驱体,将载体浸渍到Pt的水溶液中,Pt的负载量为0.5%,搅拌6 h,静置18 h,40 ℃下真空干燥24 h,备用。前驱体在350℃下焙烧3 h后再于300 ℃下用H2/N2(1/9)混合气还原3 h,转到N2气氛下冷却到室温,再用O2/N2(1%的O2)混合气钝化4 h。得到目标催化剂Pt/W-Al-SBA-15。
(3) 催化剂的应用
在100 mL的不锈钢高压反应釜中加入15 g质量分数为40%的甘油水溶液,再加入以上述方法制备的催化剂0.45 g,封闭高压釜,依次用N2和H2置换釜内气体后充入初始氢压2MPa的H2,搅拌速率为600 rpm,加热至120 ℃后反应8 h。甘油转化率70.0%,1,3-丙二醇选择性60.4%。
实施例2
(1) 钨、铝掺杂的介孔分子筛W-Al-SBA-15的制备
在4.00 g模板剂三嵌段共聚物P123(EO20PO70EO20,MW=5,800)中加入80 g去离子水,搅拌使其完全溶解;
搅拌下向上述体系加入2 mol/L的盐酸20 mL,升温到60 ℃后继续搅拌2 h使体系均一透明;从该步骤开始到转移反应混合液至水热釜之前一直保持温度在60 ℃;
搅拌下加入偏钨酸铵 0.068 g,搅拌30 min;
搅拌下缓慢加入异丙醇铝固体(粒径小于100目)0.23 g,继续搅拌30 min;
以0.5 mL/min的速度滴加正硅酸乙酯4 g,滴加完成后继续搅拌40 min;
掺杂的钨、铝的质量和SBA-15的质量分别以WO3,Al2O3和SiO2计算,质量比如下:WO3:Al2O3=1:1,(WO3+Al2O3):SiO2=0.10。
继续搅拌并开始计时,24 h后转移到水热釜中,升温到80 ℃并在80 ℃下晶化48h;
将水热釜自然冷却到室温,反应物过滤,用蒸馏水洗涤,至洗水呈中性,自然干燥8 h,再于110 ℃下真空干燥8 h;
于马弗炉中在500 ℃下焙烧6 h除去模板剂P123,得到掺杂W、Al的介孔分子筛SBA-15。
(2) 催化剂Pt/W-Al-SBA-15的制备
用浸渍法制备Pt/W-Al-SBA-15的前驱体,将载体浸渍到Pt的水溶液中,Pt的负载量为1%,搅拌8 h,静置16 h,50 ℃下真空干燥16 h,备用。前驱体在300℃下焙烧3 h后再于300℃下用H2/N2(1/9)混合气还原1 h,转到N2气氛下冷却到室温,再用O2/N2(1%的O2)混合气钝化2 h。得到目标催化剂Pt/W-Al-SBA-15。
(3) 催化剂的评价
在100 mL的不锈钢高压反应釜中加入20 g质量分数为50%的甘油水溶液,再加入以上述方法制备的催化剂0.6 g,封闭高压釜,依次用N2和H2置换釜内气体后充入初始氢压3 MPa的H2,搅拌速率为600 rpm,加热至140 ℃后反应10 h。甘油转化率82.5%,1,3-丙二醇选择性49.0%。
实施例3
(1) 钨、铝掺杂的介孔分子筛W-Al-SBA-15的制备
在4.00 g模板剂三嵌段共聚物P123(EO20PO70EO20,MW=5,800)中加入80 g去离子水,搅拌使其完全溶解;
搅拌下向上述体系加入3 mol/L的盐酸20 mL,升温到60 ℃后继续搅拌4 h使体系均一透明;从该步骤开始到转移反应混合液至水热釜之前一直保持温度在60 ℃;
搅拌下加入偏钨酸铵0.14 g,搅拌40 min;
搅拌下缓慢加入异丙醇铝固体(粒径小于100目)0.46 g,继续搅拌40 min;
以0.5 mL/min的速度滴加正硅酸乙酯4 g,滴加完成后继续搅拌40 min;
掺杂的钨、铝的质量和SBA-15的质量分别以WO3,Al2O3和SiO2计算,质量比如下:WO3:Al2O3=1:1,(WO3+Al2O3):SiO2=1:5。
继续搅拌并开始计时,20 h后转移到水热釜中,升温到100℃并在100℃下晶化36h;
将水热釜自然冷却到室温,反应物过滤,用蒸馏水洗涤,至洗水呈中性,自然干燥12 h,再于110 ℃下真空干燥12 h;
于马弗炉中在600 ℃下焙烧6 h除去模板剂P123,得到掺杂W、Al的介孔分子筛SBA-15。
(2) 催化剂Pt/W-Al-SBA-15的制备
用浸渍法制备Pt/W-Al-SBA-15的前驱体,将载体浸渍到Pt的水溶液中,Pt的负载量为2%,搅拌7 h,静置17 h,60 ℃下真空干燥12 h,备用。前驱体在400℃下焙烧2 h后再于400℃下用H2/N2(1/9)混合气还原1 h,转到N2气氛下冷却到室温,再用O2/N2(1%的O2)混合气钝化2 h。得到目标催化剂Pt/W-Al-SBA-15。
(3) 催化剂的评价
在100 mL的不锈钢高压反应釜中加入30 g质量分数为70%的甘油水溶液,再加入以上述方法制备的催化剂0.9 g,封闭高压釜,依次用N2和H2置换釜内气体后充入初始氢压4 MPa的H2,搅拌速率为600 rpm,加热至160 ℃后反应12 h。甘油转化率77.2%,1,3-丙二醇选择性47.9%。
实施例4
(1) 钨、铝掺杂的介孔分子筛W-Al-SBA-15的制备
在4.00 g模板剂三嵌段共聚物P123(EO20PO70EO20,MW=5,800)中加入80 g去离子水,搅拌使其完全溶解;
搅拌下向上述体系加入4 mol/L的盐酸20 mL,升温到60 ℃后继续搅拌4 h使体系均一透明;从该步骤开始到转移反应混合液至水热釜之前一直保持温度在60 ℃;
搅拌下加入偏钨酸铵0.21 g,搅拌50 min;
搅拌下缓慢加入异丙醇铝固体(粒径小于100目)0.69 g,继续搅拌50 min;
以0.5 mL/min的速度滴加正硅酸乙酯4 g,滴加完成后继续搅拌40 min;
掺杂的钨、铝的质量和SBA-15的质量分别以WO3,Al2O3和SiO2计算,质量比如下:WO3:Al2O3=1:1,(WO3+Al2O3):SiO2=1:3。
继续搅拌并开始计时,24 h后转移到水热釜中,升温到100℃并在100℃下晶化36h;
将水热釜自然冷却到室温,反应物过滤,用蒸馏水洗涤,至洗水呈中性,自然干燥12 h,再于100 ℃下真空干燥12 h;
于马弗炉中在550 ℃下焙烧6 h除去模板剂P123,得到掺杂W、Al的介孔分子筛SBA-15。
(2) 催化剂Pt/W-Al-SBA-15的制备
用浸渍法制备Pt/W-Al-SBA-15的前驱体,将载体浸渍到Pt的水溶液中,Pt的负载量为2%,搅拌8 h,静置16 h,70 ℃下真空干燥12 h,备用。前驱体在500℃下焙烧1 h后再于500℃下用H2/N2(1/9)混合气还原1 h,转到N2气氛下冷却到室温,再用O2/N2(1%的O2)混合气钝化4 h。得到目标催化剂Pt/W-Al-SBA-15。
(3) 催化剂的评价
在100 mL的不锈钢高压反应釜中加入40 g质量分数为50%的甘油水溶液,再加入以上述方法制备的催化剂1.2 g,封闭高压釜,依次用N2和H2置换釜内气体后充入初始氢压5 MPa的H2,搅拌速率为600 rpm,加热至160 ℃后反应12 h。甘油转化率73.6%,1,3-丙二醇选择性42.0%。
实施例5
(1) 钨、铝掺杂的介孔分子筛W-Al-SBA-15的制备
在4.00 g模板剂三嵌段共聚物P123(EO20PO70EO20,MW=5,800)中加入80 g去离子水,搅拌使其完全溶解;
搅拌下向上述体系加入5 mol/L的盐酸20 mL,升温到60 ℃后继续搅拌4 h使体系均一透明;从该步骤开始到转移反应混合液至水热釜之前一直保持温度在60 ℃;
搅拌下加入偏钨酸铵0.27 g,搅拌60 min;
搅拌下缓慢加入异丙醇铝固体(粒径小于100目)0.92 g,继续搅拌60 min;
以2.0 mL/min的速度滴加正硅酸乙酯4 g,滴加完成后继续搅拌40 min;
掺杂的钨、铝的质量和SBA-15的质量分别以WO3,Al2O3和SiO2计算,质量比如下:WO3:Al2O3=1:1,(WO3+Al2O3):SiO2=1:2.5。
继续搅拌并开始计时,24 h后转移到水热釜中,升温到100℃并在100℃下晶化48h;
将水热釜自然冷却到室温,反应物过滤,用蒸馏水洗涤,至洗水呈中性,自然干燥12 h,再于100 ℃下真空干燥8 h;
于马弗炉中在550 ℃下焙烧6 h除去模板剂P123,得到掺杂W、Al的介孔分子筛SBA-15。
(2) 催化剂Pt/W-Al-SBA-15的制备
用浸渍法制备Pt/W-Al-SBA-15的前驱体,将载体浸渍到Pt的水溶液中,Pt的负载量为3%,搅拌8 h,静置16 h,70 ℃下真空干燥12 h,备用。前驱体在300℃下焙烧3 h后再于300℃下用H2/N2(1/9)混合气还原3 h,转到N2气氛下冷却到室温,再用O2/N2(1%的O2)混合气钝化4 h。得到目标催化剂Pt/W-Al-SBA-15。
(3) 催化剂的评价
在100 mL的不锈钢高压反应釜中加入50 g质量分数为60%的甘油水溶液,再加入以上述方法制备的催化剂1.5 g,封闭高压釜,依次用N2和H2置换釜内气体后充入初始氢压6 MPa的H2,搅拌速率为600 rpm,加热至180 ℃后反应20 h。甘油转化率99.4%,1,3-丙二醇选择性38.7%。
实施例6
(1) 钨、铝掺杂的介孔分子筛W-Al-SBA-15的制备
在4.00 g模板剂三嵌段共聚物P123(EO20PO70EO20,MW=5,800)中加入80 g去离子水,搅拌使其完全溶解;
搅拌下向上述体系加入5 mol/L的盐酸20 mL,升温到40 ℃后继续搅拌4 h使体系均一透明;从该步骤开始到转移反应混合液至水热釜之前一直保持温度在40℃;
搅拌下加入偏钨酸铵0.34 g,搅拌60 min;
搅拌下缓慢加入异丙醇铝固体(粒径小于100目)1.12 g,继续搅拌60 min;
以2.0 mL/min的速度滴加正硅酸乙酯4 g,滴加完成后继续搅拌40 min;
掺杂的钨、铝的质量和SBA-15的质量分别以WO3,Al2O3和SiO2计算,质量比如下:WO3:Al2O3=1:1,(WO3+Al2O3):SiO2=1:2。
继续搅拌并开始计时,24 h后转移到水热釜中,升温到100℃并在100℃下晶化48h;
将水热釜自然冷却到室温,反应物过滤,洗涤,至洗水呈中性,自然干燥12 h,再于70℃下真空干燥12 h;
于马弗炉中在550 ℃下焙烧6 h除去模板剂P123,得到掺杂W、Al的介孔分子筛SBA-15。
(2) 催化剂Pt/W-Al-SBA-15的制备
用浸渍法制备Pt/W-Al-SBA-15的前驱体,将载体浸渍到Pt的水溶液中,Pt的负载量为3%,搅拌8 h,静置16 h,70 ℃下真空干燥12 h,备用。前驱体在300℃下焙烧3 h后再于300℃下用H2/N2(1/9)混合气还原3 h,转到N2气氛下冷却到室温,再用O2/N2(1%的O2)混合气钝化2 h。得到目标催化剂Pt/W-Al-SBA-15。
(3) 催化剂的评价
在100 mL的不锈钢高压反应釜中加入50 g质量分数为70%的甘油水溶液,再加入以上述方法制备的催化剂1.5 g,封闭高压釜,依次用N2和H2置换釜内气体后充入初始氢压8 MPa的H2,搅拌速率为600 rpm,加热至200 ℃后反应24 h。甘油转化率75.8%,1,3-丙二醇选择性43.9%。
Claims (10)
1.一种负载型介孔分子筛催化剂,其特征在于:将铂纳米颗粒负载于钨、铝掺杂的介孔分子筛W-Al-SBA-15上,包括以下重量份数的组分:
铂:0.5-10份;
钨:2.5-25份;
铝:2.5-25份;
SBA-15:50-100份。
2.一种权利要求1所述的负载型介孔分子筛催化剂的制备方法,其特征在于:首先将钨、铝同时掺杂入介孔分子筛SBA-15,并以掺杂后的介孔分子筛做载体,负载活性组分铂纳米颗粒,制得催化剂Pt/W-Al-SBA-15。
3.根据权利要求2所述的负载型介孔分子筛催化剂的制备方法,其特征在于:具体包括以下步骤:
(1) 制备钨、铝掺杂的介孔分子筛W-Al-SBA-15:
在模板剂三嵌段共聚物P123中加入去离子水,搅拌使其完全溶解,模板剂与去离子水的质量比为1:5~50;
搅拌状态下,向上述体系加入盐酸,使体系中H+的量为0.1-1 mol/L;升温到40~60 ℃后继续搅拌2~4 h使体系均一透明;
搅拌状态下,加入偏钨酸铵固体,搅拌30~60 min;然后加入异丙醇铝固体,继续搅拌30~60 min;再缓慢滴加正硅酸乙酯,滴加完成后继续搅拌40~60 min;
继续搅拌并开始计时,20~24 h后转移反应混合液到水热釜中,升温至80~120 ℃并在此温度下晶化24~48 h;
将水热釜自然冷却到室温,反应物过滤,用蒸馏水洗涤,至洗水呈中性,自然干燥6~12h,再于70~110 ℃下真空干燥6~12 h;
于马弗炉中在400-600 ℃下焙烧4-10 h除去模板剂P123,得到钨、铝掺杂的SBA-15;
钨、铝的掺杂量分别以WO3和Al2O3计算,其质量比如下:WO3:Al2O3=1:1,(WO3+Al2O3):SiO2=(0.05~0.5):1;
(2) 催化剂Pt/W-Al-SBA-15的制备
用浸渍法制备Pt/W-Al-SBA-15的前驱体,将载体浸渍到Pt的水溶液中,搅拌6~8 h,静置16~18 h,40~70 ℃下真空干燥12~24 h,备用;
前驱体在300~500 ℃下焙烧1~3 h,然后于300~500 ℃下用H2/N2混合气还原1~3 h,转到N2气氛下冷却到室温,再用O2/N2混合气钝化1~4 h,得到目标催化剂Pt/W-Al-SBA-15。
4.根据权利要求3所述的负载型介孔分子筛催化剂的制备方法,其特征在于:步骤(1)中的搅拌速度为400~1000 rpm。
5.根据权利要求3所述的负载型介孔分子筛催化剂的制备方法,其特征在于:偏钨酸铵的粒径小于100目;异丙醇铝固体的粒径小于100目。
6.根据权利要求3所述的负载型介孔分子筛催化剂的制备方法,其特征在于:正硅酸乙酯的滴加速度为0.5~2 mL/min。
7.根据权利要求3所述的负载型介孔分子筛催化剂的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,H2/N2混合气的体积比为1:9;O2/N2混合气的体积比为1:99。
8.一种权利要求1所述的负载型介孔分子筛催化剂在甘油加氢制1,3-丙二醇中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用,其特征在于:所述催化剂用于甘油加氢制1,3-丙二醇时,采用间歇釜式反应器、连续流动的固定床反应器或半间歇反应器。
10.根据权利要求8所述的应用,其特征在于:在反应釜中加入15~50 g质量分数为40~70%的甘油水溶液,再加入0.05~2.0 g催化剂Pt/W-Al-SBA-15,封闭高压釜,依次用N2和H2置换釜内气体后充入初始氢压1~8 MPa的H2,搅拌速率为600 rpm,加热至120~200 ℃后反应8~24 h;甘油转化率70.0~99.4%,1,3-丙二醇选择性32.0~60.4%。
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108636440A (zh) * | 2018-04-16 | 2018-10-12 | 江苏七洲绿色化工股份有限公司 | 一种甘油水溶液加氢制1,3-丙二醇的催化剂及其制备方法 |
CN109675609A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-04-26 | 太原科技大学 | 一种原子层沉积超薄氧化钛修饰的纳米孔金基催化剂的制备方法及其应用 |
CN110433853A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-11-12 | 华南理工大学 | 一种改性介孔分子筛负载铂基催化剂及其制备方法 |
CN110465325A (zh) * | 2018-05-09 | 2019-11-19 | 中国石油化工股份有限公司 | 负载型氧化脱硫催化剂分子筛及其制备方法和应用 |
CN111185166A (zh) * | 2020-01-14 | 2020-05-22 | 北京工业大学 | 一种高效催化氧化苯的负载型铂钨双金属纳米催化剂 |
CN112717978A (zh) * | 2021-01-05 | 2021-04-30 | 中国石油化工股份有限公司 | 分子筛催化剂及其制备方法和纤维素催化加氢生产生物乙醇的方法 |
CN113019432A (zh) * | 2019-12-25 | 2021-06-25 | 中国石油化工股份有限公司 | 加氢裂化催化剂载体、加氢裂化催化剂及其制备方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101723801A (zh) * | 2008-10-24 | 2010-06-09 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种甘油直接加氢制1,3-丙二醇的方法 |
CN102059116A (zh) * | 2009-11-11 | 2011-05-18 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种甘油直接加氢制1,3-丙二醇催化剂及其制备方法 |
CN103524302A (zh) * | 2013-09-30 | 2014-01-22 | 南京工业大学 | 一种甘油加氢制备1,3-丙二醇的工艺方法 |
CN104667924A (zh) * | 2013-11-29 | 2015-06-03 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种用于甘油加氢制1,3-丙二醇的催化剂及其制备方法 |
-
2017
- 2017-06-27 CN CN201710499695.6A patent/CN107159300A/zh active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101723801A (zh) * | 2008-10-24 | 2010-06-09 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种甘油直接加氢制1,3-丙二醇的方法 |
CN102059116A (zh) * | 2009-11-11 | 2011-05-18 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种甘油直接加氢制1,3-丙二醇催化剂及其制备方法 |
CN103524302A (zh) * | 2013-09-30 | 2014-01-22 | 南京工业大学 | 一种甘油加氢制备1,3-丙二醇的工艺方法 |
CN104667924A (zh) * | 2013-11-29 | 2015-06-03 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种用于甘油加氢制1,3-丙二醇的催化剂及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
YIQIU FAN等: ""Nanoparticulate Pt on mesoporous SBA-15 doped with extremely low amount of Was a highly selective catalyst for glycerol hydrogenolysis to 1,3-propanediol"", 《GREEN CHEMISTRY》 * |
彭晓鹏等: ""Pt/Al2O3-WO3/ZrO2催化剂催化甘油氢解制1,3-丙二醇"", 《精细石油化工》 * |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108636440A (zh) * | 2018-04-16 | 2018-10-12 | 江苏七洲绿色化工股份有限公司 | 一种甘油水溶液加氢制1,3-丙二醇的催化剂及其制备方法 |
CN108636440B (zh) * | 2018-04-16 | 2021-08-10 | 江苏七洲绿色化工股份有限公司 | 一种甘油水溶液加氢制1,3-丙二醇的催化剂及其制备方法 |
CN110465325A (zh) * | 2018-05-09 | 2019-11-19 | 中国石油化工股份有限公司 | 负载型氧化脱硫催化剂分子筛及其制备方法和应用 |
CN109675609A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-04-26 | 太原科技大学 | 一种原子层沉积超薄氧化钛修饰的纳米孔金基催化剂的制备方法及其应用 |
CN109675609B (zh) * | 2019-01-18 | 2020-05-12 | 太原科技大学 | 一种原子层沉积超薄氧化钛修饰的纳米孔金基催化剂的制备方法及其应用 |
CN110433853A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-11-12 | 华南理工大学 | 一种改性介孔分子筛负载铂基催化剂及其制备方法 |
CN113019432A (zh) * | 2019-12-25 | 2021-06-25 | 中国石油化工股份有限公司 | 加氢裂化催化剂载体、加氢裂化催化剂及其制备方法 |
CN113019432B (zh) * | 2019-12-25 | 2023-09-01 | 中国石油化工股份有限公司 | 加氢裂化催化剂载体、加氢裂化催化剂及其制备方法 |
CN111185166A (zh) * | 2020-01-14 | 2020-05-22 | 北京工业大学 | 一种高效催化氧化苯的负载型铂钨双金属纳米催化剂 |
CN112717978A (zh) * | 2021-01-05 | 2021-04-30 | 中国石油化工股份有限公司 | 分子筛催化剂及其制备方法和纤维素催化加氢生产生物乙醇的方法 |
CN112717978B (zh) * | 2021-01-05 | 2023-06-16 | 中国石油化工股份有限公司 | 分子筛催化剂及其制备方法和纤维素催化加氢生产生物乙醇的方法 |
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