CN114515572A - 一种用于直接合成过氧化氢的金催化剂及制备方法和应用 - Google Patents
一种用于直接合成过氧化氢的金催化剂及制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114515572A CN114515572A CN202011305844.9A CN202011305844A CN114515572A CN 114515572 A CN114515572 A CN 114515572A CN 202011305844 A CN202011305844 A CN 202011305844A CN 114515572 A CN114515572 A CN 114515572A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- catalyst
- hydrogen peroxide
- sio
- washing
- reaction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000010931 gold Substances 0.000 title claims abstract description 99
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 88
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 78
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 14
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 13
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 title claims abstract description 13
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 43
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 35
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 18
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 17
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 14
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 13
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 claims description 9
- 235000012501 ammonium carbonate Nutrition 0.000 claims description 9
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 2
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 claims description 2
- 229910004042 HAuCl4 Inorganic materials 0.000 claims 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Natural products N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 45
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 8
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 2
- 125000001967 indiganyl group Chemical group [H][In]([H])[*] 0.000 abstract description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 22
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 22
- 239000012716 precipitator Substances 0.000 description 11
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 9
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFSLWBXXFJQRDL-UHFFFAOYSA-N Peracetic acid Chemical compound CC(=O)OO KFSLWBXXFJQRDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007810 chemical reaction solvent Substances 0.000 description 2
- JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N cyclohexanone Chemical compound O=C1CCCCC1 JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229910002703 Al K Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 1
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000026 X-ray photoelectron spectrum Methods 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N anthraquinone Natural products CCC(=O)c1c(O)c2C(=O)C3C(C=CC=C3O)C(=O)c2cc1CC(=O)OC PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004056 anthraquinones Chemical class 0.000 description 1
- 244000052616 bacterial pathogen Species 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000007844 bleaching agent Substances 0.000 description 1
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007036 catalytic synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 1
- 238000007210 heterogeneous catalysis Methods 0.000 description 1
- -1 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- BSVBQGMMJUBVOD-UHFFFAOYSA-N trisodium borate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]B([O-])[O-] BSVBQGMMJUBVOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/48—Silver or gold
- B01J23/52—Gold
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/03—Precipitation; Co-precipitation
- B01J37/031—Precipitation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B15/00—Peroxides; Peroxyhydrates; Peroxyacids or salts thereof; Superoxides; Ozonides
- C01B15/01—Hydrogen peroxide
- C01B15/029—Preparation from hydrogen and oxygen
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/584—Recycling of catalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于直接合成过氧化氢的金催化剂,包括Au元素和载体SiO2,所述催化剂中零价Au0和带正电荷的Au+摩尔比Au0/Au+=0.2~20。将该催化剂应用到以CO、O2和H2O为原料合成过氧化氢的反应中,表现出了优异的催化活性,实现了高效率一步法直接合成过氧化氢,本发明提供的催化剂的制备方法简单易操作,利用该反应进行过氧化氢的合成操作流程简化,产物收率高,有着良好的工业化前景。
Description
技术领域
本发明属于金催化剂直接催化过氧化氢合成领域,具体涉及一种用于直接合成过氧化氢的金催化剂的制备方法及其在以CO、O2和H2O为原料合成过氧化氢反应中的应用。
背景技术
过氧化氢作为一种氧化剂,因其副产物只有水而得到了广泛的应用。在工业生产中,过氧化氢用于环氧丙烷、尼龙-6和过氧乙酸的生产、环己酮氨氧化以及制备维生素和硼酸钠等。过氧化氢稀释后可以制得医用双氧水,用来杀灭病菌;还可以作为漂白剂用于印染行业。
全球范围内过氧化氢需求强劲,需求以每年大约4%的速率持续增长,到2020年需求可能超过五百万吨。目前蒽醌法是生产过氧化氢的主要工艺方法,提供了全球95%的过氧化氢产能,这是一个间接生产的方法,操作流程较多。因此直接合成过氧化氢技术的研发就显得尤为重要。以CO、O2和H2O为原料进行双氧水的合成是一种十分有前景的合成路线,CO、O2和H2O作为合成过氧化氢的原料相比于以H2和O2为原料的方法,CO的爆炸极限更窄,在实际操作中操作空间更大,安全性更大;而且该反应目前在产率方面还有很大的提升空间。但该反应研究较少,尤其在非均相催化领域,仅有少数课题组进行过报道。例如Ma等(Journal of Molecular Catalysis A:Chemical,2004,210,157)报道过的利用La和B修饰的Ni/Al2O3催化剂,将其应用到以CO、O2和H2O为原料合成过氧化氢的反应中,过氧化氢的生成速率为0.07 0.228mol kg-1h-1;Ma等(Appl.Catal.A 2006,311,34)报道的利用P或B修改过的Ni/Al2O3催化剂,性能评价显示该催化剂最高的过氧化氢生成速率可以达到0.228molkg-1h-1;Feng等将Cu/Al2O3催化剂应用到该反应中,通过调变反应溶剂等工艺条件,过氧化氢的生成速率可以到达0.326mol kg-1h-1。可以看到Ni基和Cu基催化剂催化CO、O2和H2O生成过氧化氢效果较差,因此亟需开发设计新的催化剂体系实现高效率催化合成过氧化氢。
发明内容
本发明的目的是:提供一种用于直接合成过氧化氢的金催化剂及制备方法和应用,实现以CO、O2和H2O为原料高效率合成过氧化氢。
为实现上述目的,本发明的第一方面提供了一种用于直接合成过氧化氢的金催化剂,包括Au元素和SiO2,所述催化剂中零价Au(Au0)和带正电荷的Au(Au+)的摩尔比为Au0/Au+=0.2~20。
在本发明的技术方案的一个优选实施方式中,所述催化剂中零价Au(Au0)和带正电荷的Au(Au+)的摩尔比为Au0/Au+=1~10。
在本发明的技术方案的一个优选实施方式中,以催化剂总重量百分比计,所述Au元素的质量百分含量为0.1~2.0wt%。
在本发明的技术方案的一个优选实施方式中,所述催化剂载体SiO2的比表面为50~600m2/g,优选为300~500m2/g;
此外,本发明的第二方面还提供了一种所述用于直接合成过氧化氢的金催化剂的制备方法,包括利用沉淀剂将HAuCl4·4H2O沉淀,然后加入载体SiO2,经水浴老化,然后将得到的沉淀产物经抽滤洗涤干燥后得到Au/SiO2-Fresh催化剂,然后将得到的所述Au/SiO2-Fresh催化剂在H2、O2或N2气氛下处理(优选处理0.5~12h),即可得所述金催化剂。
在本发明的技术方案的一个优选实施方式中,所述的水浴老化为在40~100℃水浴中老化1~3h。
在本发明的技术方案的一个优选实施方式中,所述洗涤干燥为将沉淀产物用水或乙醇作为洗涤剂进行抽滤洗涤,然后再在60~80℃烘箱内干燥6~12h。
在本发明的技术方案的一个优选实施方式中,在H2、O2或N2气氛下处理的处理温度为60~600℃,优选温度为60~500℃;处理时间为0.5~12h。
在本发明的技术方案的一个优选实施方式中,所述沉淀剂为选自碳酸铵、氢氧化钠和氨水中的一种或两种及以上。
在本发明的技术方案的一个优选实施方式中,所述方法中调节反应的溶液pH为7~9。
本发明的第三方面还提供了一种所述的催化剂或者所述的方法制备得到的催化剂在制备H2O2中的应用,包括以CO、O2和H2O为原料制备H2O2。
所述应用具体的步骤包括:以混合气O2/He和CO/He为反应气,以H2O、丙酮、甲醇中的一种或两种及以上为反应溶剂,在高压反应釜内进行转化反应,所述O2/CO比例为0.5~3,所述反应气的压力为0.1~6MPa,所述反应温度为0~70℃,转速为400~1200rpm,反应时间为5~120min。
本发明的有益效果:
本发明催化剂的制备方法简单易操作,且过氧化氢合成活性较高,利用该反应进行过氧化氢的合成操作流程简化,实现一步法直接合成,产物收率高,有着良好的工业化前景。
附图说明
图1为不同气氛不同温度下处理的Au/SiO2催化剂的XPS谱图,从图中可以看出,不同条件下处理的催化剂中Au0/Au+的比例发生了明显的变化。图中催化剂的处理条件为:a.H2气氛下200℃处理2h;b.O2气氛下600℃处理2h;c.O2气氛下400℃处理2h;d.O2气氛下200℃处理2h。
具体实施方式
为了更好理解本发明,下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明,但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
在本发明中,采用Thermo Scientific ESCALAB 250Xi光谱仪进行XPS分析,其中分析的参数为:激发X-射线源为Al Kα,以C1s谱峰结合能284.8eV为标准对谱图进行荷电校准。测试过程在常温下进行,测试腔体压力低于10-5Pa。
对比例1
量取浓度为4.00mgAu/mL的HAuCl4·4H2O溶液31.25mL,加入到已经预装好200mL去离子水的500mL烧杯中,再加入比表面积为200m2/g的载体SiO24.88g,剧烈搅拌15min;再缓慢加入沉淀剂氢氧化钠,调节溶液pH=10,在70℃水浴中老化3h;将沉淀产物利用1.5L去离子水进行过滤洗涤操作,在60℃烘箱内干燥12h;随后将干燥产物在H2气氛下800℃处理1.5h,即可得Au/SiO2-H2-800-1.5催化剂,该催化剂中Au0/Au+=80,Au元素的质量百分含量为2.5wt%。
称取5mg Au/SiO2-H2-800-1.5催化剂和溶剂H2O 10g加入到30mL高压反应釜内,磁子转速调整为1200rpm,将反应温度升至70℃,通入3.2MPa N2、0.53MPa O2和0.27MPa CO,反应5min后停止反应,进行产物检测,过氧化氢的产率为3molH2O2 kg-1h-1。
对比例2
量取浓度为4.00mgAu/mL的HAuCl4·4H2O溶液31.25mL,加入到已经预装好200mL去离子水的500mL烧杯中,再加入比表面积为200m2/g的载体SiO24.88g,剧烈搅拌15min;再缓慢加入沉淀剂氢氧化钠,调节溶液pH=7,在25℃下静置老化3h;将沉淀产物利用1.5L去离子水进行过滤洗涤操作,将滤饼置于真空烘箱中,室温下干燥12h;即可得Au/SiO2-Fresh催化剂,该催化剂中Au0/Au+=0.18,Au元素的质量百分含量为2.5wt%。
称取5mg Au/SiO2-Fresh催化剂和溶剂H2O 10g加入到30mL高压反应釜内,磁子转速调整为1200rpm,将反应温度升至70℃,通入3.2MPa N2、0.53MPa O2和0.27MPa CO,反应5min后停止反应,进行产物检测,过氧化氢的产率为5.5molH2O2 kg-1h-1。
对比例3
量取浓度为4.00mgAu/mL的HAuCl4·4H2O酸溶液12.50mL,加入到已经预装好200mL去离子水的500mL烧杯中,再加入比表面积为50m2/g的载体CeO24.95g,剧烈搅拌15min;再缓慢加入沉淀剂碳酸铵,调节溶液pH=8,在70℃水浴中老化3h;将沉淀产物利用1.5L去离子水进行过滤洗涤操作,在60℃烘箱内干燥12h;随后将干燥产物在O2气氛下300℃处理2.0h,即可得Au/SiO2-O2-300-2.0催化剂。该催化剂中Au0/Au+=4.15,Au元素的质量百分含量为1.0wt%。
称取5mg Au/CeO2-O2-300-2.0催化剂和溶剂H2O 10g加入到30mL高压反应釜内,磁子转速调整为1200rpm,将反应温度升至70℃,通入3.2MPa N2、0.53MPa O2和0.27MPa CO,反应5min后停止反应,进行产物检测,过氧化氢的产率为24molH2O2 kg-1h-1。
对比例4
量取浓度为4.00mgAu/mL的HAuCl4·4H2O酸溶液12.50mL,加入到已经预装好200mL去离子水的500mL烧杯中,再加入比表面积为36m2/g的载体ZrO24.95g,剧烈搅拌15min;再缓慢加入沉淀剂碳酸铵,调节溶液pH=8,在70℃水浴中老化3h;将沉淀产物利用1.5L去离子水进行过滤洗涤操作,在60℃烘箱内干燥12h;随后将干燥产物在O2气氛下300℃处理2.0h,即可得Au/SiO2-O2-300-2.0催化剂。该催化剂中Au0/Au+=3.68,Au元素的质量百分含量为1.0wt%。
称取5mg Au/ZrO2-O2-300-2.0催化剂和溶剂H2O 10g加入到30mL高压反应釜内,磁子转速调整为1200rpm,将反应温度升至70℃,通入3.2MPa N2、0.53MPa O2和0.27MPa CO,反应5min后停止反应,进行产物检测,过氧化氢的产率为17molH2O2 kg-1h-1。
实施例1
量取浓度为4.00mgAu/mL的HAuCl4·4H2O酸溶液12.50mL,加入到已经预装好200mL去离子水的500mL烧杯中,再加入比表面积为500m2/g的载体SiO24.95g,剧烈搅拌15min;再缓慢加入沉淀剂碳酸铵,调节溶液pH=8,在70℃水浴中老化3h;将沉淀产物利用1.5L去离子水进行过滤洗涤操作,在60℃烘箱内干燥12h;随后将干燥产物在O2气氛下300℃处理2.0h,即可得Au/SiO2-O2-300-2.0催化剂。该催化剂中Au0/Au+=1.05,Au元素的质量百分含量为1.0wt%。
称取5mg Au/SiO2-O2-300-2.0催化剂和溶剂H2O 10g加入到30mL高压反应釜内,磁子转速调整为1200rpm,将反应温度升至70℃,通入3.2MPa N2、0.53MPa O2和0.27MPa CO,反应5min后停止反应,进行产物检测,过氧化氢的产率为105molH2O2 kg-1h-1。
实施例2
量取浓度为4.00mgAu/mL的HAuCl4·4H2O溶液12.50mL,加入到已经预装好200mL去离子水的500mL烧杯中,再加入比表面积为500m2/g的载体SiO24.95g,剧烈搅拌15min;再缓慢加入沉淀剂碳酸铵,调节溶液pH=8,在70℃水浴中老化3h;将沉淀产物利用1.5L去离子水进行过滤洗涤操作,在60℃烘箱内干燥12h;随后将干燥产物在O2气氛下200℃处理2.0h,即可得Au/SiO2-O2-200-2.0催化剂。该催化剂中Au0/Au+=0.88,Au元素的质量百分含量为1.0wt%。
称取5mg Au/SiO2-O2-200-2.0催化剂和溶剂H2O 10g加入到30mL高压反应釜内,磁子转速调整为1200rpm,将反应温度升至70℃,通入3.2MPa N2、0.53MPa O2和0.27MPa CO,反应5min后停止反应,进行产物检测,过氧化氢的产率为156molH2O2 kg-1h-1。
实施例3
量取浓度为4.00mgAu/mL的HAuCl4·4H2O溶液12.50mL,加入到已经预装好200mL去离子水的500mL烧杯中,再加入比表面积为400m2/g的载体SiO24.95g,剧烈搅拌15min;再缓慢加入沉淀剂碳酸铵,调节溶液pH=8,在70℃水浴中老化3h;将沉淀产物利用1.5L去离子水进行过滤洗涤操作,在60℃烘箱内干燥12h;随后将干燥产物在O2气氛下600℃处理2.0h,即可得Au/SiO2-O2-600-2.0催化剂。该催化剂中Au0/Au+=6.15,Au元素的质量百分含量为1.0wt%。
称取5mg Au/SiO2-O2-600-2.0催化剂和溶剂H2O 10g加入到30mL高压反应釜内,磁子转速调整为1200rpm,将反应温度升至70℃,通入3.2MPa N2、0.53MPa O2和0.27MPa CO,反应5min后停止反应,进行产物检测,过氧化氢的产率为62molH2O2 kg-1h-1。
实施例4
量取浓度为4.00mgAu/mL的HAuCl4·4H2O溶液6.25mL,加入到已经预装好200mL去离子水的500mL烧杯中,再加入比表面积为400m2/g的载体SiO2 4.98g,剧烈搅拌15min;再缓慢加入沉淀剂氨水,调节溶液pH=8,在70℃水浴中老化3h;将沉淀产物利用1.5L去离子水进行过滤洗涤操作,在60℃烘箱内干燥12h;随后将干燥产物在H2气氛下200℃处理1.0h,即可得Au/SiO2-H2-200-1.0催化剂。该催化剂中Au0/Au+=5.80,Au元素的质量百分含量为1.0wt%。
称取5mg Au/SiO2-H2-600-2.0催化剂和溶剂H2O 10g加入到30mL高压反应釜内,磁子转速调整为1200rpm,将反应温度升至70℃,通入3.2MPa N2、0.53MPa O2和0.27MPa CO,反应5min后停止反应,进行产物检测,过氧化氢的产率为85molH2O2 kg-1h-1。
实施例5
量取浓度为4.00mgAu/mL的HAuCl4·4H2O溶液12.50mL,加入到已经预装好200mL去离子水的500mL烧杯中,再加入比表面积为600m2/g的载体SiO24.95g,剧烈搅拌15min;再缓慢加入沉淀剂碳酸铵,调节溶液pH=8,在70℃水浴中老化3h;将沉淀产物利用1.5L去离子水进行过滤洗涤操作,在60℃烘箱内干燥12h;随后将干燥产物在H2气氛下550℃处理1.0h,即可得Au/SiO2-H2-550-1.0催化剂。该催化剂中Au0/Au+=19.20,Au元素的质量百分含量为1.0wt%。
称取5mg Au/SiO2-H2-450-1.0催化剂和溶剂H2O 10g加入到30mL高压反应釜内,磁子转速调整为1200rpm,将反应温度升至70℃,通入3.2MPa N2、0.53MPa O2和0.27MPa CO,反应5min后停止反应,进行产物检测,过氧化氢的产率为55molH2O2 kg-1h-1。
实施例6
量取浓度为4.00mgAu/mL的HAuCl4·4H2O溶液12.50mL,加入到已经预装好200mL去离子水的500mL烧杯中,再加入比表面积为300m2/g的载体SiO24.95g,剧烈搅拌15min;再缓慢加入沉淀剂碳酸铵,调节溶液pH=8,在70℃水浴中老化3h;将沉淀产物利用1.5L去离子水进行过滤洗涤操作,在60℃烘箱内干燥12h;随后将干燥产物在O2气氛下80℃处理2.0h,即可得Au/SiO2-H2-80-2.0催化剂。该催化剂中Au0/Au+=0.25,Au元素的质量百分含量为1.0wt%。
称取5mg Au/SiO2-H2-80-2.0催化剂和溶剂H2O 10g加入到30mL高压反应釜内,磁子转速调整为1200rpm,将反应温度升至70℃,通入3.2MPa N2、0.53MPa O2和0.27MPa CO,反应5min后停止反应,进行产物检测,过氧化氢的产率为198molH2O2 kg-1h-1。
实施例7
量取浓度为4.00mgAu/mL的HAuCl4·4H2O溶液25.00mL,加入到已经预装好200mL去离子水的500mL烧杯中,再加入比表面积为500m2/g的载体SiO24.90g,剧烈搅拌15min;再缓慢加入沉淀剂氨水,调节溶液pH=9,在70℃水浴中老化3h;将沉淀产物利用1.5L去离子水进行过滤洗涤操作,在60℃烘箱内干燥12h;随后将干燥产物在H2气氛下150℃处理2.0h,即可得Au/SiO2-H2-150-2.0催化剂。该催化剂中Au0/Au+=4.55,Au元素的质量百分含量为2.0wt%。
称取5mg Au/SiO2-H2-150-2.0催化剂和溶剂H2O 10g加入到30mL高压反应釜内,磁子转速调整为1200rpm,将反应温度升至70℃,通入3.2MPa N2、0.53MPa O2和0.27MPa CO,反应5min后停止反应,进行产物检测,过氧化氢的产率为71molH2O2 kg-1h-1。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述,但在不脱离本发明的范围的情况下,可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是,只要不存在结构冲突,各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例,而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (10)
1.一种用于直接合成过氧化氢的金催化剂,包括Au元素和载体SiO2,所述催化剂中零价Au0和带正电荷的Au+摩尔比Au0/Au+=0.2~20。
2.根据权利要求1所述的催化剂,其中,所述催化剂中零价Au0和带正电荷的Au+的摩尔比Au0/Au+=1~10。
3.根据权利要求1或2所述的催化剂,其中,以催化剂总重量百分比计,Au元素的质量百分含量为0.1~2.0wt%。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的催化剂,其中,所述催化剂载体SiO2的比表面为50~600m2/g。
5.一种根据权利要求1-4中任一项所述金催化剂的制备方法,包括:利用沉淀剂将HAuCl4·4H2O沉淀,然后加入载体SiO2,经水浴老化,然后将得到的沉淀产物经抽滤洗涤和干燥后得到Au/SiO2-Fresh催化剂,然后将得到的所述Au/SiO2-Fresh催化剂在H2、O2或N2气氛下处理,即可得所述金催化剂。
6.根据权利要求5所述的方法,其中,所述的水浴老化为在40-100℃水浴中老化1~3小时。
7.根据权利要求5或6所述的方法,其中,所述洗涤干燥为将沉淀产物用水或乙醇作为洗涤剂进行抽滤洗涤,然后再在60~80℃烘箱内干燥6~12h。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的方法,其中,所述在H2、O2或N2气氛下处理的处理温度为60-600℃,处理时间为0.5~12h。
9.根据权利要求5-8中任一项所述的方法,其中,所述沉淀剂为选自碳酸铵、氢氧化钠和氨水中的一种或两种及以上。
10.一种根据权利要求1-4中任一项所述的催化剂或者根据权利要求5-9中任一项所述的方法制备得到的催化剂在制备H2O2中的应用,优选以CO、O2和H2O为原料制备H2O2。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011305844.9A CN114515572B (zh) | 2020-11-19 | 2020-11-19 | 一种用于直接合成过氧化氢的金催化剂及制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011305844.9A CN114515572B (zh) | 2020-11-19 | 2020-11-19 | 一种用于直接合成过氧化氢的金催化剂及制备方法和应用 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114515572A true CN114515572A (zh) | 2022-05-20 |
CN114515572B CN114515572B (zh) | 2024-01-26 |
Family
ID=81594577
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011305844.9A Active CN114515572B (zh) | 2020-11-19 | 2020-11-19 | 一种用于直接合成过氧化氢的金催化剂及制备方法和应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114515572B (zh) |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5899678A (en) * | 1995-02-02 | 1999-05-04 | University Court Of The University Of Dundee | Oxidation and/or combustion catalyst for use in a catalytic exhaust system and process for its preparation |
CN1557544A (zh) * | 2004-01-19 | 2004-12-29 | 复旦大学 | 一种用于直接法合成过氧化氢的纳米金属铜催化剂及其制备方法 |
CN101797514A (zh) * | 2010-03-30 | 2010-08-11 | 山东大学 | 一种抗高温烧结的硅基纳米金催化剂的制备方法 |
US20110207600A1 (en) * | 2010-02-25 | 2011-08-25 | Saudi Basic Industries Corporation | Method of Making Heteropoly Acid Compound Catalysts |
US20120203035A1 (en) * | 2009-10-29 | 2012-08-09 | Cardiff University | Hydrocarbon selective oxidation with heterogenous gold catalysts |
CN103230794A (zh) * | 2012-06-18 | 2013-08-07 | 天津大学 | 用于甲醇、乙醇燃料电池及催化反应的氧化石墨烯负载双金属纳米颗粒及制备方法 |
CN106040237A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-10-26 | 大连理工大学 | 一种用于催化co2加氢还原制co的纳米金催化剂的制备方法及其应用 |
CN106607090A (zh) * | 2015-10-21 | 2017-05-03 | 中国石油化工股份有限公司 | 绿色氧化双功能催化剂及其制备方法与应用 |
CN108144605A (zh) * | 2016-12-05 | 2018-06-12 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种担载型合金催化剂的制备及催化剂和应用 |
-
2020
- 2020-11-19 CN CN202011305844.9A patent/CN114515572B/zh active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5899678A (en) * | 1995-02-02 | 1999-05-04 | University Court Of The University Of Dundee | Oxidation and/or combustion catalyst for use in a catalytic exhaust system and process for its preparation |
CN1557544A (zh) * | 2004-01-19 | 2004-12-29 | 复旦大学 | 一种用于直接法合成过氧化氢的纳米金属铜催化剂及其制备方法 |
US20120203035A1 (en) * | 2009-10-29 | 2012-08-09 | Cardiff University | Hydrocarbon selective oxidation with heterogenous gold catalysts |
US20110207600A1 (en) * | 2010-02-25 | 2011-08-25 | Saudi Basic Industries Corporation | Method of Making Heteropoly Acid Compound Catalysts |
CN101797514A (zh) * | 2010-03-30 | 2010-08-11 | 山东大学 | 一种抗高温烧结的硅基纳米金催化剂的制备方法 |
CN103230794A (zh) * | 2012-06-18 | 2013-08-07 | 天津大学 | 用于甲醇、乙醇燃料电池及催化反应的氧化石墨烯负载双金属纳米颗粒及制备方法 |
CN106607090A (zh) * | 2015-10-21 | 2017-05-03 | 中国石油化工股份有限公司 | 绿色氧化双功能催化剂及其制备方法与应用 |
CN106040237A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-10-26 | 大连理工大学 | 一种用于催化co2加氢还原制co的纳米金催化剂的制备方法及其应用 |
CN108144605A (zh) * | 2016-12-05 | 2018-06-12 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种担载型合金催化剂的制备及催化剂和应用 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
PENG LU等: "Direct and Efficient Synthesis of Clean H2O2 from CO-Assisted Aqueous O2 Reduction", 《ACS CATALYSIS》, vol. 10, no. 23, pages 13993 - 14005 * |
千坤: "基于SiO2负载的纳米金催化剂体系研究纳米金催化的结构-性能关系", 《中国博士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》, no. 2011, pages 014 - 107 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114515572B (zh) | 2024-01-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110813359B (zh) | 一种以氮掺杂多孔碳材料为载体的钌基氨合成催化剂及其制备方法 | |
JP2014532555A (ja) | 酸化ジルコニウムを含む過酸化水素の直接合成のための触媒 | |
Al-Sayari et al. | Au/ZnO and Au/Fe 2 O 3 catalysts for CO oxidation at ambient temperature: comments on the effect of synthesis conditions on the preparation of high activity catalysts prepared by coprecipitation | |
CN110420637B (zh) | 一种W改性载体负载金属Pd制备复合型催化剂的方法及其应用 | |
CN109535173B (zh) | 一种高套用活性的钯炭催化剂催化合成生物素的方法 | |
CN109939675A (zh) | 一种贵金属催化剂的制备和应用 | |
CN115487863A (zh) | 一种Au-Zr/TS-1丙烯气相环氧化催化剂的合成方法 | |
CN110694666A (zh) | 一种C3N4@CeO2负载低含量金催化剂及其制备方法和应用 | |
EP1968931B1 (en) | Process for producing nitrogen-containing compounds | |
CN108191635B (zh) | 一种催化氧化制备葡萄糖酸的方法 | |
CN117160463A (zh) | 一种氧化铈负载铜基催化剂的制备方法及其应用 | |
CN114515572A (zh) | 一种用于直接合成过氧化氢的金催化剂及制备方法和应用 | |
WO2008072428A1 (ja) | 含窒素化合物の製造方法 | |
CN113402429A (zh) | 一种氧气氧化2-硝基-4-甲砜基甲苯生成2-硝基-4-甲砜基苯甲酸的合成方法 | |
CN108530318B (zh) | 一种合成己二腈的方法 | |
CN109824634A (zh) | 一种糠醛直接氧化酯化制备糠酸甲酯的方法 | |
CN114534719A (zh) | 一种用于直接合成过氧化氢的钯基催化剂的制备方法 | |
CN109433202B (zh) | 一种负载于钽酸钡表面的钌基催化剂及其在合成氨中的应用 | |
KR20230093017A (ko) | 메티오닌의 제조 방법 | |
CN107570185B (zh) | 一种催化剂的制备方法及应用 | |
CN116212948B (zh) | 一种丙烯气相环氧化成型催化剂及其制备方法 | |
CN112441884A (zh) | 一种钽基半导体光催化甲醇偶联制乙二醇的方法 | |
Chornaja et al. | Au supported TiO2-nanofibers as novel catalysts for glycerol oxidation | |
EP3181543B1 (en) | Process of preparing 4-methyl-3-decen-5-one | |
CN114515574B (zh) | 一种用于合成过氧化氢的催化剂及其制备方法及应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |