CN109092339A - 一种整装式铂催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种整装式铂催化剂及其制备方法和应用，其制备方法包括以下步骤：首先将碳化硅泡沫用硝酸溶液洗涤，随后进行烘干；烘干后将含有氯铂酸、硝酸M的溶液滴入碳化硅泡沫的表面；将表面含有氯铂酸、硝酸M的溶液滴入碳化硅泡沫放入固定床反应炉内进行焙烧，将压力设置为1大气压，温度为200~600度，重时空速为20~100h‑1，催化剂反应200小时后在空气中400度焙烧去除积碳继续反应，最终制得成品该发明制备方法简单，具有高稳定性、高选择性、高活性、导热性能好、制备简单、贵金属铂含量低。
Description
技术领域
本发明涉及铂催化剂及其制备方法和应用技术领域，具体为一种整装式铂催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
常规的硅氢加成反应为液相的均相催化反应。其特征在于反应温度低，催化活性高（针对于Karest催化剂），催化剂难于回收，催化效率低。在液相的均相催化反应中，催化剂与反应物和底物分离困难，催化剂容易污染产品。而气相反应简化了催化剂与反应物、产物的分离步骤，操作过程简单，大部分在常压下进行，符合绿色化学的发展要求。但是硅氢加成反应为强放热反应，瞬间放出的热量容易使床层局部过热形成积碳使产物的选择性和反应物的转化率下讲，因此我们需求一种低温高效的催化剂，其中以纯金属或者碳化硅为载体的整体式催化剂在强放热反应中的优势较为突出。
在硅氢加成反应中，多种金属均具有优良活性，其中铂基催化剂活性最好，用途最广。铂：一种贵金属，地壳中含量低，储量少，但是人们还是经常将其用于贵金属饰品中，造成了资源的浪费。在催化剂中，铂的主要氧化数为+2和+4.价层电子结构为5d96s1，容易形成2价和4价化合物。但是对于氯金酸，在高温下焙烧或者在高温下反应后，容易形成0价金属铂。0价金属铂在硅氢加成反应中活性较低，因此，必须加入助剂以提高铂离子的比例，使其有利于硅氢加成反应。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种具有高稳定性、高选择性、高活性、导热性能好、制备简单、贵金属铂含量低的整体式铂基催化剂及其制备方法和应用，以满足化工领域中强放热反应的催化要求，尤其是为烯烃、炔烃和硅烷气相硅氢加成反应提供一种理想催化剂。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种整装式铂催化剂，其制备方法包括以下步骤：
步骤一：首先将碳化硅泡沫用硝酸溶液洗涤，随后进行烘干；
步骤二：烘干后将含有氯铂酸、硝酸M的溶液滴入碳化硅泡沫的表面；
步骤三：将表面含有氯铂酸、硝酸M的溶液滴入碳化硅泡沫放入固定床反应炉内进行焙烧，将压力设置为1大气压，温度为200~600度，重时空速为20~100h-1，催化剂反应200小时后在空气中400度焙烧去除积碳继续反应，最终制得成品。
优选的，步骤三的成品为一种多孔碳化硅锚附铂纳米颗粒或者铂基双金属纳米颗粒，具有如下通式xPt-yM/SiC-T；
其中Pt代表铂，M代表助剂，SiC代表碳化硅泡沫，x代表铂的质量百分比，y代表助剂的质量百分比，T代表焙烧温度，其中x为1~5%，y为0~20%。
优选的，步骤二中的M为主族或副族元素，包含但不限于Na、K、Cu、Ba、Cu、Au、Ag、Mn、Bi、Fe、Zn等元素，改变助剂的种类和含量，能够改变铂的电子效应，改变Pt(0)、Pt(II)和Pt（IV）的含量，利于硅氢加成反应。
优选的，步骤一中碳化硅泡沫为载体，碳化硅泡沫具有海绵结构，孔隙率为95%，大孔隙率能提高传质效应，降低压降，碳化硅能够降低催化剂的床层温度，有利于减少积碳，提高转化率和产物选择性。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
具有高稳定性、高选择性、高活性、导热性能好、制备简单、贵金属铂含量低。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：一种整装式铂催化剂，其制备方法包括以下步骤：
步骤一：首先将碳化硅泡沫用硝酸溶液洗涤，随后进行烘干；
步骤二：烘干后将含有氯铂酸、硝酸M的溶液滴入碳化硅泡沫的表面；
步骤三：将表面含有氯铂酸、硝酸M的溶液滴入碳化硅泡沫放入固定床反应炉内进行焙烧，将压力设置为1大气压，温度为400度，重时空速为60h-1，催化剂反应200小时后在空气中400度焙烧去除积碳继续反应，最终制得成品。
实施例一：
一种整装式铂催化剂，其制备方法包括以下步骤：
步骤一：首先将碳化硅泡沫用硝酸溶液洗涤，随后进行烘干；
步骤二：烘干后将含有氯铂酸、硝酸M的溶液滴入碳化硅泡沫的表面；
步骤三：将表面含有氯铂酸、硝酸M的溶液滴入碳化硅泡沫放入固定床反应炉内进行焙烧，将压力设置为1大气压，温度为200度，重时空速为20h-1，催化剂反应200小时后在空气中400度焙烧去除积碳继续反应，最终制得成品。
将成品经过冷凝后收集，收集后的产物加入DMSO为内标，采用气相色谱Shimazu-1014进行分析。
实施例二：
一种整装式铂催化剂，其制备方法包括以下步骤：
步骤一：首先将碳化硅泡沫用硝酸溶液洗涤，随后进行烘干；
步骤二：烘干后将含有氯铂酸、硝酸M的溶液滴入碳化硅泡沫的表面；
步骤三：将表面含有氯铂酸、硝酸M的溶液滴入碳化硅泡沫放入固定床反应炉内进行焙烧，将压力设置为1大气压，温度为300度，重时空速为30h-1，催化剂反应200小时后在空气中400度焙烧去除积碳继续反应，最终制得成品。
将成品经过冷凝后收集，收集后的产物加入DMSO为内标，采用气相色谱Shimazu-1014进行分析，实施例二比实施例一对于气相硅氢加成反应的催化性能好。
实施例三：
一种整装式铂催化剂，其制备方法包括以下步骤：
步骤一：首先将碳化硅泡沫用硝酸溶液洗涤，随后进行烘干；
步骤二：烘干后将含有氯铂酸、硝酸M的溶液滴入碳化硅泡沫的表面；
步骤三：将表面含有氯铂酸、硝酸M的溶液滴入碳化硅泡沫放入固定床反应炉内进行焙烧，将压力设置为1大气压，温度为400度，重时空速为40h-1，催化剂反应200小时后在空气中400度焙烧去除积碳继续反应，最终制得成品。
将成品经过冷凝后收集，收集后的产物加入DMSO为内标，采用气相色谱Shimazu-1014进行分析，实施例三比实施例二对于气相硅氢加成反应的催化性能好。
实施例四：
一种整装式铂催化剂，其制备方法包括以下步骤：
步骤一：首先将碳化硅泡沫用硝酸溶液洗涤，随后进行烘干；
步骤二：烘干后将含有氯铂酸、硝酸M的溶液滴入碳化硅泡沫的表面；
步骤三：将表面含有氯铂酸、硝酸M的溶液滴入碳化硅泡沫放入固定床反应炉内进行焙烧，将压力设置为1大气压，温度为500度，重时空速为50h-1，催化剂反应200小时后在空气中400度焙烧去除积碳继续反应，最终制得成品。
将成品经过冷凝后收集，收集后的产物加入DMSO为内标，采用气相色谱Shimazu-1014进行分析，实施例四比实施例三对于气相硅氢加成反应的催化性能差。
实施例五：
一种整装式铂催化剂，其制备方法包括以下步骤：
步骤一：首先将碳化硅泡沫用硝酸溶液洗涤，随后进行烘干；
步骤二：烘干后将含有氯铂酸、硝酸M的溶液滴入碳化硅泡沫的表面；
步骤三：将表面含有氯铂酸、硝酸M的溶液滴入碳化硅泡沫放入固定床反应炉内进行焙烧，将压力设置为1大气压，温度为600度，重时空速为60h-1，催化剂反应200小时后在空气中400度焙烧去除积碳继续反应，最终制得成品。
将成品经过冷凝后收集，收集后的产物加入DMSO为内标，采用气相色谱Shimazu-1014进行分析，实施例五比实施例三对于气相硅氢加成反应的催化性能差。
实施例六：
一种整装式铂催化剂，其制备方法包括以下步骤：
步骤一：首先将碳化硅泡沫用硝酸溶液洗涤，随后进行烘干；
步骤二：烘干后将含有氯铂酸、硝酸M的溶液滴入碳化硅泡沫的表面；
步骤三：将表面含有氯铂酸、硝酸M的溶液滴入碳化硅泡沫放入固定床反应炉内进行焙烧，将压力设置为1大气压，温度为400度，重时空速为50h-1，催化剂反应200小时后在空气中400度焙烧去除积碳继续反应，最终制得成品。
将成品经过冷凝后收集，收集后的产物加入DMSO为内标，采用气相色谱Shimazu-1014进行分析，实施例六比实施例三对于气相硅氢加成反应的催化性能好。
实施例七：
一种整装式铂催化剂，其制备方法包括以下步骤：
步骤一：首先将碳化硅泡沫用硝酸溶液洗涤，随后进行烘干；
步骤二：烘干后将含有氯铂酸、硝酸M的溶液滴入碳化硅泡沫的表面；
步骤三：将表面含有氯铂酸、硝酸M的溶液滴入碳化硅泡沫放入固定床反应炉内进行焙烧，将压力设置为1大气压，温度为400度，重时空速为60h-1，催化剂反应200小时后在空气中400度焙烧去除积碳继续反应，最终制得成品。
将成品经过冷凝后收集，收集后的产物加入DMSO为内标，采用气相色谱Shimazu-1014进行分析，实施例七比实施例六对于气相硅氢加成反应的催化性能好。
实施例八：
一种整装式铂催化剂，其制备方法包括以下步骤：
步骤一：首先将碳化硅泡沫用硝酸溶液洗涤，随后进行烘干；
步骤二：烘干后将含有氯铂酸、硝酸M的溶液滴入碳化硅泡沫的表面；
步骤三：将表面含有氯铂酸、硝酸M的溶液滴入碳化硅泡沫放入固定床反应炉内进行焙烧，将压力设置为1大气压，温度为400度，重时空速为70h-1，催化剂反应200小时后在空气中400度焙烧去除积碳继续反应，最终制得成品。
将成品经过冷凝后收集，收集后的产物加入DMSO为内标，采用气相色谱Shimazu-1014进行分析，实施例八比实施例七对于气相硅氢加成反应的催化性能差。
实施例九：
一种整装式铂催化剂，其制备方法包括以下步骤：
步骤一：首先将碳化硅泡沫用硝酸溶液洗涤，随后进行烘干；
步骤二：烘干后将含有氯铂酸、硝酸M的溶液滴入碳化硅泡沫的表面；
步骤三：将表面含有氯铂酸、硝酸M的溶液滴入碳化硅泡沫放入固定床反应炉内进行焙烧，将压力设置为1大气压，温度为400度，重时空速为60h-1，催化剂反应200小时后在空气中400度焙烧去除积碳继续反应，最终制得成品。
将成品经过冷凝后收集，收集后的产物加入DMSO为内标，采用气相色谱Shimazu-1014进行分析，实施例九比实施例七对于气相硅氢加成反应的催化性能差。
将实施例一至实施例九均做了对于气相硅氢加成反应的催化性能试验，综所上述，实施例七对于气相硅氢加成反应的催化性能最好。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种整装式铂催化剂，其特征在于：其制备方法包括以下步骤：
步骤一：首先将碳化硅泡沫用硝酸溶液洗涤，随后进行烘干；
步骤二：烘干后将含有氯铂酸、硝酸M的溶液滴入碳化硅泡沫的表面；
步骤三：将表面含有氯铂酸、硝酸M的溶液滴入碳化硅泡沫放入固定床反应炉内进行焙烧，将压力设置为1大气压，温度为200~600度，重时空速为20~100h-1，催化剂反应200小时后在空气中400度焙烧去除积碳继续反应，最终制得成品。
2.根据权利要求1所述的一种整装式铂催化剂，其特征在于：所述步骤三的成品为一种多孔碳化硅锚附铂纳米颗粒或者铂基双金属纳米颗粒，具有如下通式xPt-yM/SiC-T；
其中Pt代表铂，M代表助剂，SiC代表碳化硅泡沫，x代表铂的质量百分比，y代表助剂的质量百分比，T代表焙烧温度，其中x为1~5%，y为0~20%。
3.根据权利要求1或2所述的一种整装式铂催化剂，其特征在于：所述步骤二中的M为主族或副族元素，包含但不限于Na、K、Cu、Ba、Cu、Au、Ag、Mn、Bi、Fe、Zn等元素，改变助剂的种类和含量，能够改变铂的电子效应，改变Pt(0)、Pt(II)和Pt（IV）的含量，利于硅氢加成反应。
4.根据权利要求1所述的一种整装式铂催化剂，其特征在于：所述步骤一中碳化硅泡沫为载体，所述碳化硅泡沫具有海绵结构，孔隙率为95%，大孔隙率能提高传质效应，降低压降，碳化硅能够降低催化剂的床层温度，有利于减少积碳，提高转化率和产物选择性。
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