CN109772304A - 一种钯碳催化剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钯碳催化剂的制备方法，将预处理的活性炭浸渍入钯盐溶液，活性炭吸附钯盐溶液，再通过碱溶液与钯盐溶液形成氢氧化钯的沉淀附着在活性炭上，本发明通过对钯盐的浓度，碱液浓度，活性炭浸渍等多方面因素的精准控制，制备出一种钯金属分散度高、微晶含量较高，拥有高表面活性高、使用寿命长的使用性能，且本发明所述方法简单、污染物少、回收利用率高。

Description

一种钯碳催化剂的制备方法

技术领域

本发明涉及钯碳催化剂技术领域，更具体地，涉及一种钯碳催化剂的制备方法。

背景技术

钯(Pd)基催化剂是一种用途广泛、性能良好的通用型催化剂，可用于碳氢类基化合物转化，如催化加氢和催化裂解。钯基催化剂具有高催化活性和选择性，一般为细颗粒的钯碳形式使用。钯碳催化剂是将贵金属钯负载在活性炭上，活性钯分布在载体碳表面，内部的钯晶体有助于提高催化剂的活性剂寿命。钯碳催化剂的优劣由催化剂活性、选择性、寿命综合决定，现有技术中钯碳的制备中，制备方法复杂，杂质多，易失活，碳载体表面的钯金属分布不均等问题，提供一种制备方法简单、高催化效果的钯碳催化剂的制备方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术中制备方法复杂，杂质多，易失活，碳载体表面的钯金属分布不均的不足，提供制备方法简单、高催化效果的钯碳催化剂的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种钯碳催化剂的制备方法，制备步骤包括：

S1.溶解：用酸将纯钯元素溶解，制成钯盐溶液；

S2.浸渍：将活性炭浸渍在钯盐溶中；

S3.沉淀：在活性炭与钯盐溶液中加入碱溶液，反应一定时间；

S4.还原：将步骤S3中的活性炭与还原剂混合还原，清洗，干燥得到钯碳催化剂。

进一步地，步骤S1所述酸为盐酸、硝酸、硫酸中的一种或多种。进一步优选地，所述酸为盐酸。

进一步地，步骤S1所述钯盐的钯离子浓度为3～4mol/L。钯元素含量过低，钯碳催化剂不能满足催化剂的性能要求，钯元素含量过高，对催化剂的有效性没有多大帮助，甚至起反作用，并且提高了制备成本。进一步优选地，步骤S1所述钯盐的钯离子浓度为4mol/L。

进一步地，步骤S2所述活性炭经过活化处理，其活化步骤为：将活性炭置于0.5wt.％硝酸溶液中，100℃加热8h，清洗，干燥。活性炭中具有大的表面积、良好的孔结构和负载性、足够的强度、结构稳定性及还原性，是一种优秀的钯基催化剂载体。但是，活性炭中存在一些灰分影响钯元素的附着及活性，将活性炭进行酸处理，可以去除市售活性炭含有的杂质，增到孔隙率。活性炭孔道发达，可以扩大活性炭的表面积，增大钯炭催化剂的活性，增加活性炭内部钯金属晶体的含有量，提高催化剂的寿命。

进一步地，步骤S2所述活性炭与钯盐溶液的重量比为1：4～8。本发明通过浸渍将钯盐高度分散载体上，经碱沉淀还原后，可以在活性炭表面形成一层金属颗粒。若活性炭与钯盐溶液的比重过高，则活性炭表面的钯含量低，催化效果低；活性炭与钯盐溶液的负载量比重过低，活性炭上的钯元素晶粒过大，催化活性面积降低，催化性能降低。进一步优选地，步骤S2所述活性炭与钯盐溶液的重量比为1：6。

进一步地，步骤S3所述碱溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化钙溶液中的一种或多种。

进一步地，步骤S3所述碱溶液浓度为12～18wt.％；所述反应时间为90～180min；所述反应温度为30～40℃。所述的碱溶液与钯盐形成氢氧化钯的沉淀，通过控制反应温度、时间使氢氧化钯致密的分布在活性炭的表面积内部孔隙。进一步优选地，步骤S3所述碱溶液浓度为16wt.％；所述反应时间为120min；所述反应温度为30℃。浸渍时间太短，钯元素未进入活性炭孔内部，造成活性炭内部无活性成分，载体的比表面积利用率低；浸渍时间太长，活性组分进入活性炭孔内较多，载体的船只速率影响催化剂的催化性能。

进一步地，步骤S4中所述还原剂为甲酸、甲醛、水合肼、氢气中的一种或多种。进一步优选地，还原剂采用氢气，所述氢气还原不会产生废气废水。

进一步地，步骤S4中所述还原温度为90～110℃，还原时间为60～120min；干燥温度为100～110℃，干燥时间为3～5h。

进一步地，所述钯碳催化剂的钯含量为0.5～12％。进一步优选地，钯碳催化剂的钯含量为4～8％。

与现有技术相比，有益效果是：

本发明提供一种钯碳催化剂的制备方法，将预处理的活性炭浸渍入钯盐溶液，活性炭吸附钯盐溶液，再通过碱溶液与钯盐溶液形成氢氧化钯的沉淀附着在活性炭上，本发明通过对钯盐的浓度，碱液浓度，活性炭浸渍等多方面因素的精准控制，制备出一种钯金属分散度高、微晶含量较高，拥有高表面活性高、使用寿命长的使用性能，且本发明所述方法简单、污染物少、回收利用率高。

具体实施方式

下面结合实施例进一步解释和阐明，但具体实施例并不对本发明有任何形式的限定。若未特别指明，实施例中所用的方法和设备为本领常规方法和设备，所用原料均为常规市售原料。

实施例1

S1.将市售活性炭置于0.5wt.％硝酸溶液中，100℃加热8h，用水清洗，干燥备用；

S2.溶解：用盐酸将钯溶解，制成4mol/L的钯盐溶液；

S3.浸渍：将10g活性炭浸渍在60g钯盐溶中搅拌10min；

S4.沉淀：在活性炭与钯盐溶液中缓慢加入40mL的16wt.％氢氧化钠溶液，室温反应120min；

S5.还原：将步骤S3中的活性炭与氢气混合在90℃还原90.min，还原后用水清洗，105℃干燥4h得到钯碳催化剂。

实施例2

本实施例的步骤与实施例1相同，其区别在于钯盐浓度为3mol/L。

实施例3～7本实施例的步骤与实施例1相同，其区别如表1：

表1

对比例1～8

本实施例的步骤与实施例1相同，其区别如表2：

表2

根据实施例1～8及对比例1～6制备的钯碳催化剂的性能检测，其结果如表3：

表3

由表3可知，实施例1～6所制备的钯碳催化剂的钯含量在10％左右，相对活性大于98％，钯碳比表面积1400m3/g以上，优于对比例1～6的催化性能。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种钯碳催化剂的制备方法，其特征在于，制备步骤包括：

S1.溶解：用酸将钯元素溶解，制成钯盐溶液；

S2.浸渍：将活性炭浸渍在钯盐溶中；

S3.沉淀：在活性炭与钯盐溶液中加入碱溶液，反应一定时间；

S4.还原：将步骤S3中的活性炭与还原剂混合还原，清洗，干燥得到钯碳催化剂。

2.根据权利要求1所述一种钯碳催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S1所述酸为盐酸、硝酸、硫酸中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述一种钯碳催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S1所述钯盐的钯离子浓度为3~4mol/L。

4.根据权利要求1所述一种钯碳催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S2所述活性炭经过活化处理，其活化步骤为：将活性炭置于0.5wt.%硝酸溶液中，100℃加热8h，清洗，干燥。

5.根据权利要求1所述一种钯碳催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S2所述活性炭与钯盐溶液的重量比为1：4~8。

6.根据权利要求1所述一种钯碳催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S3所述碱溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化钙溶液中的一种或多种。

7.根据权利要求1或6所述一种钯碳催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S3所述碱溶液浓度为12~18wt.%；所述反应时间为90~180min；所述反应温度为20~40℃。

8.根据权利要求1所述一种钯碳催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述还原剂为甲酸、甲醛、水合肼、氢气中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述一种钯碳催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述还原温度为90~110℃，还原时间为60~120min；干燥温度为100~110℃，干燥时间为3~5h。