CN112536032A - 一种用于氯化氢氧化制氯气的抗高温烧结催化剂及其制备方法 - Google Patents

一种用于氯化氢氧化制氯气的抗高温烧结催化剂及其制备方法 Download PDF

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涂高美
许春慧
王宁伟
彭安娜
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朱伟东
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    • C01B7/01—Chlorine; Hydrogen chloride
    • C01B7/03—Preparation from chlorides
    • C01B7/04—Preparation of chlorine from hydrogen chloride

Abstract

本发明公开了一种用于氯化氢氧化制氯气的抗高温烧结催化剂及其制备方法。所述抗高温烧结催化剂由锡掺杂二氧化钛载体和高度分散的二氧化钌纳米颗粒活性组分组成，其制备方法包括以下步骤：(1)将粉状二氧化钛与四氯化锡水溶液进行等体积浸渍，经干燥和焙烧得到锡掺杂二氧化钛载体；(2)将步骤(1)所得锡掺杂二氧化钛载体与三氯化钌水溶液进行等体积浸渍，经干燥和焙烧得到催化剂。本发明制得的催化剂特别适用于氯化氢氧化制氯气反应，在二氧化钛载体中掺杂锡，可以增强二氧化钌纳米颗粒活性组分与载体之间的作用，提高催化剂的抗高温烧结性能。

Description

一种用于氯化氢氧化制氯气的抗高温烧结催化剂及其制备 方法
技术领域
本发明属于催化剂领域，具体涉及一种用于氯化氢氧化制氯气的抗高温烧结催化剂及其制备方法。
背景技术
氯气和氯化氢是氯元素的重要存在形态，也是非常重要的化工原料。将氯化氢转化制备氯气，可实现氯资源闭路循环利用，是处理回收副产氯化氢最有效的方法，并已在氯碱、聚氨酯、农药、医药化工和化肥等涉氯行业中形成高度共识。
目前，将氯化氢转化为氯气的方法主要有直接氧化法、电解法和催化氧化法(Deacon反应过程)。其中，催化氧化法以氧气为氧化剂，具有能耗低、无副反应等优点，是实现涉氯行业可持续发展的最佳途径。因氯化氢催化氧化反应过程中释放大量反应热，提高反应温度尽管可增加反应速率，但同时会降低氯化氢的平衡转化率。因此，研发低温高活性催化剂是实现氯化氢高效转化为氯气的技术关键。自铜基催化剂在氯化氢催化氧化应用以来，铁、铬等过渡金属催化剂相继推出，近年来又发展了高活性的钌基、铈基以及复合金属氧化物催化剂(ACS Catalysis,2013,3:1034)。其中，住友化学(Catalysis Surveys fromAsia,2010,14:168；US 20100068126A1)和拜尔(ChemCatChem,2013,5:748)开发的以TiO2(金红石相)/SnO2(锡石)和RuO2分别为载体和活性组分的催化剂具有高催化活性，可在较低温度下实现氯化氢高转化率。但由于反应过程中释放大量反应热，难免存在局部过热导致催化剂烧结而失活。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于氯化氢氧化制氯气的抗高温烧结催化剂及其制备方法，该方法制备的催化剂克服了现有技术中的上述缺点，表现出优异的反应活性和抗高温烧结性能，具有很好的应用前景，且其制备方法简单。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于氯化氢氧化制氯气的抗高温烧结催化剂，其特征在于，所述抗高温烧结催化剂由锡掺杂二氧化钛载体和高度分散的二氧化钌纳米颗粒活性组分组成。
所述抗高温烧结催化剂的制备方法包括以下步骤：
(1)将粉状二氧化钛与四氯化锡水溶液进行等体积浸渍，经干燥和焙烧得到锡掺杂二氧化钛载体；
(2)将步骤(1)所得锡掺杂二氧化钛载体与三氯化钌水溶液进行等体积浸渍，经干燥和焙烧得到催化剂。
根据本发明，所述步骤(1)中的二氧化钛为金红石晶型，或者金红石晶型与锐钛矿晶型的混合晶型，所述混合晶型的二氧化钛中金红石晶型的二氧化钛的重量百分比不低于50％。
根据本发明，所述步骤(1)中的四氯化锡水溶液的浓度为0.05～0.5g/mL。
根据本发明，所述步骤(1)中的干燥条件为100～200℃下干燥0.5～24小时。
根据本发明，所述步骤(1)中的焙烧条件为350～800℃空气或氧气气氛下焙烧2～24小时。
根据本发明，所述步骤(2)中的三氯化钌水溶液的浓度为0.1g/mL。
根据本发明，所述步骤(2)中的干燥条件为40～100℃下干燥0.5～24小时。
根据本发明，所述步骤(2)中的焙烧条件为250℃空气或氧气气氛下焙烧4～12小时。
本发明制得的催化剂特别适用于氯化氢氧化制氯气反应，在二氧化钛载体中掺杂锡，可以增强二氧化钌纳米颗粒活性组分与载体之间的作用，提高催化剂的抗高温烧结性能。
具体实施方式
结合以下具体实施例，对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件和实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。
所有实施例均按上述技术方案的操作步骤进行操作。
实施例和对比例中，不同晶型的二氧化钛按照文献方法(Journal of MaterialsChemistry A,2014,2:5178)制备。
实施例1
(1)将粉状二氧化钛与四氯化锡水溶液进行等体积浸渍，经干燥和焙烧得到锡掺杂二氧化钛载体，所述粉状二氧化钛为金红石晶型，所述四氯化锡水溶液的浓度为0.1g/mL，所述干燥条件为100℃下干燥6小时，所述焙烧条件为500℃氧气气氛下焙烧6小时；
(2)将步骤(1)所得锡掺杂二氧化钛载体与三氯化钌水溶液进行等体积浸渍，经干燥和焙烧得到催化剂，所述三氯化钌水溶液的浓度为0.1g/mL，所述干燥条件为75℃下干燥12小时，所述焙烧条件为250℃空气气氛下焙烧6小时。
实施例2
(1)将粉状二氧化钛与四氯化锡水溶液进行等体积浸渍，经干燥和焙烧得到锡掺杂二氧化钛载体，所述粉状二氧化钛为金红石晶型与锐钛矿晶型的混合晶型，所述混合晶型的二氧化钛中金红石晶型的二氧化钛的重量百分比为80％，所述四氯化锡水溶液的浓度为0.15g/mL，所述干燥条件为200℃下干燥6小时，所述焙烧条件为350℃氧气气氛下焙烧12小时；
(2)将步骤(1)所得锡掺杂二氧化钛载体与三氯化钌水溶液进行等体积浸渍，经干燥和焙烧得到催化剂，所述三氯化钌水溶液的浓度为0.1g/mL，所述干燥条件为60℃下干燥6小时，所述焙烧条件为250℃氧气气氛下焙烧6小时。
实施例3
(1)将粉状二氧化钛与四氯化锡水溶液进行等体积浸渍，经干燥和焙烧得到锡掺杂二氧化钛载体，所述粉状二氧化钛为金红石晶型，所述四氯化锡水溶液的浓度为0.5g/mL，所述干燥条件为100℃下干燥24小时，所述焙烧条件为800℃氧气气氛下焙烧4小时；
(2)将步骤(1)所得锡掺杂二氧化钛载体与三氯化钌水溶液进行等体积浸渍，经干燥和焙烧得到催化剂，所述三氯化钌水溶液的浓度为0.1g/mL，所述干燥条件为400℃下干燥18小时，所述焙烧条件为250℃空气气氛下焙烧12小时。
对比例1
(1)将粉状二氧化钛与水进行等体积混合，经干燥和焙烧得到二氧化钛载体，所述粉状二氧化钛为金红石晶型，所述干燥条件为100℃下干燥6小时，所述焙烧条件为500℃氧气气氛下焙烧6小时；
(2)将步骤(1)所得二氧化钛载体与三氯化钌水溶液进行等体积浸渍，经干燥和焙烧得到催化剂，所述三氯化钌水溶液的浓度为0.1g/mL，所述干燥条件为75℃下干燥12小时，所述焙烧条件为250℃空气气氛下焙烧6小时。
对比例2
(1)将粉状二氧化钛与水进行等体积混合，经干燥和焙烧得到二氧化钛载体，所述粉状二氧化钛为金红石晶型与锐钛矿晶型的混合晶型，所述混合晶型的二氧化钛中金红石晶型的二氧化钛的重量百分比为80％，所述干燥条件为200℃下干燥6小时，所述焙烧条件为350℃氧气气氛下焙烧12小时；
(2)将步骤(1)所得二氧化钛载体与三氯化钌水溶液进行等体积浸渍，经干燥和焙烧得到催化剂，所述三氯化钌水溶液的浓度为0.1g/mL，所述干燥条件为60℃下干燥6小时，所述焙烧条件为250℃氧气气氛下焙烧6小时。
对比例3
(1)将粉状二氧化钛与水进行等体积混合，经干燥和焙烧得到二氧化钛载体，所述粉状二氧化钛为金红石晶型，所述干燥条件为100℃下干燥24小时，所述焙烧条件为800℃氧气气氛下焙烧4小时；
(2)将步骤(1)所得二氧化钛载体与三氯化钌水溶液进行等体积浸渍，经干燥和焙烧得到催化剂，所述三氯化钌水溶液的浓度为0.1g/mL，所述干燥条件为400℃下干燥18小时，所述焙烧条件为250℃空气气氛下焙烧12小时。
将所有实施例和对比例中的催化剂均分成两份，其中一份直接用于氯化氢氧化制氯气反应，另一份进行高温热处理后用于氯化氢氧化制氯气反应。所述高温热处理条件为400℃下空气气氛下焙烧16小时。
氯化氢氧化制氯气反应：将0.5g催化剂填装到常压固定床反应器中，在30mL/min氮气气氛下升温至350℃，并在此温度下吹扫0.5小时后，关闭氮气，随后氯化氢和氧气分别以200mL/min和50mL/min进入催化剂床层进行反应，分别采用酸碱滴定法和碘量法对反应物氯化氢和产物氯气进行定量分析。
对比例4
(1)将粉状二氧化钛与三氯化铁水溶液进行等体积浸渍，经干燥和焙烧得到铁掺杂二氧化钛载体，所述粉状二氧化钛为金红石晶型与锐钛矿晶型的混合晶型，所述混合晶型的二氧化钛中金红石晶型的二氧化钛的重量百分比为80％，所述三氯化铁水溶液的浓度为0.15g/mL，所述干燥条件为200℃下干燥6小时，所述焙烧条件为350℃氧气气氛下焙烧12小时；
(2)将步骤(1)所得铁掺杂二氧化钛载体与三氯化钌水溶液进行等体积浸渍，经干燥和焙烧得到催化剂，所述三氯化钌水溶液的浓度为0.1g/mL，所述干燥条件为60℃下干燥6小时，所述焙烧条件为250℃氧气气氛下焙烧6小时。
对比例5
(1)将粉状二氧化钛与二氯化锰水溶液进行等体积浸渍，经干燥和焙烧得到锰掺杂二氧化钛载体，所述粉状二氧化钛为金红石晶型，所述二氯化锰水溶液的浓度为0.5g/mL，所述干燥条件为100℃下干燥24小时，所述焙烧条件为800℃氧气气氛下焙烧4小时；
(2)将步骤(1)所得锰掺杂二氧化钛载体与三氯化钌水溶液进行等体积浸渍，经干燥和焙烧得到催化剂，所述三氯化钌水溶液的浓度为0.1g/mL，所述干燥条件为400℃下干燥18小时，所述焙烧条件为250℃空气气氛下焙烧12小时。
实施例和对比例中催化剂的组成见表1。
实施例和对比例中氯化氢氧化制氯气的反应结果见表2。
表1
Figure BDA0002815705070000071
Figure BDA0002815705070000081
表2
Figure BDA0002815705070000082
Figure BDA0002815705070000091
本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包含在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。

Claims (9)

1.一种用于氯化氢氧化制氯气的抗高温烧结催化剂，其特征在于，所述抗高温烧结催化剂由锡掺杂二氧化钛载体和高度分散的二氧化钌纳米颗粒活性组分组成。
2.一种权利要求1所述的抗高温烧结催化剂的制备方法，其特征在于，该包括以下步骤：
(1)将粉状二氧化钛与四氯化锡水溶液进行等体积浸渍，经干燥和焙烧得到锡掺杂二氧化钛载体；
(2)将步骤(1)所得锡掺杂二氧化钛载体与三氯化钌水溶液进行等体积浸渍，经干燥和焙烧得到催化剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的二氧化钛为金红石晶型，或者金红石晶型与锐钛矿晶型的混合晶型，所述混合晶型的二氧化钛中金红石晶型的二氧化钛的重量百分比不低于50％。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的四氯化锡水溶液的浓度为0.05～0.5g/mL。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述干燥是在100～200℃下干燥0.5～24小时。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述焙烧是在350～800℃空气或氧气气氛下焙烧2～24小时。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的三氯化钌水溶液的浓度为0.1g/mL。
8.根据要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述干燥是在40～100℃下干燥0.5～24小时。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述焙烧是在250℃空气或氧气气氛下焙烧4～12小时。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114457356A (zh) * 2022-01-26 2022-05-10 辽宁大学 一种光电催化制备氯气的方法
CN115814815A (zh) * 2022-12-19 2023-03-21 浙江工业大学 一种基于合金载体的氯化氢催化氧化催化剂的制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070274897A1 (en) * 2006-05-23 2007-11-29 Bayer Material Science Ag Processes for the preparation of chlorine by gas phase oxidation
CN107952432A (zh) * 2017-11-29 2018-04-24 西安元创化工科技股份有限公司 一种氯化氢氧化催化剂的制备方法
CN109806864A (zh) * 2019-03-15 2019-05-28 西安近代化学研究所 一种氯化氢氧化制氯气的高稳定性催化剂

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070274897A1 (en) * 2006-05-23 2007-11-29 Bayer Material Science Ag Processes for the preparation of chlorine by gas phase oxidation
CN107952432A (zh) * 2017-11-29 2018-04-24 西安元创化工科技股份有限公司 一种氯化氢氧化催化剂的制备方法
CN109806864A (zh) * 2019-03-15 2019-05-28 西安近代化学研究所 一种氯化氢氧化制氯气的高稳定性催化剂

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
潘喜强等: "RuO2/MOx-TiO2(M= Ce、Mn、La、Zr、Co)催化剂制备及其氯化氢氧化性能", 《工业催化》 *
甘斯祚，傅体华编: "《应用物理化学 第3分册 催化作用及其反应动力学》", 31 October 1992, 北京：高等教育出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114457356A (zh) * 2022-01-26 2022-05-10 辽宁大学 一种光电催化制备氯气的方法
CN115814815A (zh) * 2022-12-19 2023-03-21 浙江工业大学 一种基于合金载体的氯化氢催化氧化催化剂的制备方法

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