一種不銹鋼絲網(wǎng)負(fù)載鉑催化劑及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種不銹鋼絲網(wǎng)負(fù)載鉑催化劑及其應(yīng)用，所述不銹鋼絲網(wǎng)負(fù)載鉑催化劑的其制備方法包括如下步驟：將Pt2(dba)3加入到碳酸丙二醇酯中得到混合物，并將該混合物在1-3MPa氫氣氣氛中于室溫下進(jìn)行攪拌反應(yīng)，1-2h后停止攪拌并取出溶液，得到含有Pt納米顆粒的碳酸丙二醇酯溶液；將鹽酸處理過(guò)的100-300目的不銹鋼絲網(wǎng)載體浸漬到含有Pt納米粒子的碳酸丙二醇酯溶液中，于25-100℃處理6-24小時(shí)后，將不銹鋼絲網(wǎng)取出，烘干獲得不銹鋼絲網(wǎng)負(fù)載鉑催化劑。所述的不銹鋼絲網(wǎng)負(fù)載鉑催化劑可應(yīng)用于VOCs催化燃燒或鄰氯硝基苯原位液相加氫制備鄰氯苯胺的反應(yīng)中。本發(fā)明所述催化劑具有制備工藝簡(jiǎn)單、原料來(lái)源廣泛、催化活性高、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種不銹鋼絲網(wǎng)負(fù)載鉑催化劑及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種不銹鋼絲網(wǎng)負(fù)載鉬催化劑及其在處理?yè)]發(fā)性有機(jī)物(VOCs)廢氣以及鄰氯硝基苯原位液相加氫制鄰氯苯胺中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，催化載體在催化反應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用。近年來(lái)，對(duì)催化劑的主要研究方向集中在新載體的開(kāi)發(fā)上。在大量的對(duì)新載體的研究中，金屬載體逐漸成為研究的熱點(diǎn)。由于對(duì)催化劑的實(shí)際應(yīng)用需求以及高穩(wěn)定性載體的更高要求，不銹鋼絲網(wǎng)因其延展性好，具有良好的耐熱、耐磨和抗腐蝕性能，引起了科技工作者的關(guān)注。選用不銹鋼絲網(wǎng)為載體，可以克服以蜂窩陶瓷、氧化鋁、氧鏹鋯等為載體的催化劑制備工藝復(fù)雜、涂層易起殼且活性組分易燒結(jié)的現(xiàn)象。因此，不銹鋼絲網(wǎng)作為一種新型的催化劑載體，將是催化反應(yīng)領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。
[0003]已公開(kāi)的中國(guó)專利ZL03129367涉及到一種不銹鋼陽(yáng)極氧化膜負(fù)載貴金屬催化劑制備方法，其步驟為:化學(xué)去油，去表面氧化層，活化預(yù)處理，陽(yáng)極氧化處理，獲得不銹鋼陽(yáng)極氧化膜，負(fù)載貴金屬活性組分，上述不銹鋼陽(yáng)極氧化膜負(fù)載貴金屬催化劑活性較好、耐高溫、耐沖擊、抗震動(dòng)，熱穩(wěn)定性好。但存在著載體應(yīng)用面窄，制備步驟多等問(wèn)題。
[0004]中國(guó)專利200810059778.40涉及另一種不銹鋼金屬絲網(wǎng)載體陽(yáng)極氧化膜負(fù)載貴金屬催化劑，擴(kuò)大了載體應(yīng)用面，但獲得的催化劑催化活性不夠高。相比之下中國(guó)專利200810062376.X不銹鋼金屬絲網(wǎng)陽(yáng)極氧化膜載體負(fù)載稀土金屬-貴金屬催化劑相比，催化活性更高，但由于該催化劑(Ce-Pt-Pd/不銹鋼金屬絲網(wǎng))活性組分中的貴金屬采用Pt-Pd雙組分，成本相對(duì)較高，如何降低成本又保持活性是需要解決的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明與上述兩個(gè)專利的主要區(qū)別是采用了另一種新型的方法將Pt納米粒子負(fù)載在不銹鋼絲網(wǎng)上，也取得了更好的催化效果，在資源利用和成本上獲得了更大的空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種制備工藝簡(jiǎn)單、原料來(lái)源廣泛、催化活性高、穩(wěn)定性好的不銹鋼絲網(wǎng)負(fù)載鉬(Pt/SSWM)催化劑。
[0007]本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供所述的Pt/SSWM催化劑在VOCs催化燃燒中的應(yīng)用，其在較低溫度下實(shí)現(xiàn)了 VOCs的催化消除，且催化劑的穩(wěn)定性高達(dá)500h以上。
[0008]本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供所述的Pt/SSWM催化劑在鄰氯硝基苯原位液相加氫制備鄰氯苯胺中的應(yīng)用，催化劑活性高，穩(wěn)定性好，成本低，有效抑制了脫鹵。
[0009]下面對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做具體說(shuō)明。
[0010]本發(fā)明提供了一種不銹鋼絲網(wǎng)負(fù)載鉬(Pt/SSWM)催化劑，其制備方法包括如下步驟:將Pt2 (dba) 3加入到碳酸丙二醇酯(PC)中得到混合物，并將該混合物在l_3MPa氫氣氣氛中于室溫下進(jìn)行攪拌反應(yīng)，l-2h后停止攪拌并取出溶液，得到含有Pt納米顆粒的PC溶液；將鹽酸處理過(guò)的100-300目的不銹鋼絲網(wǎng)載體浸潰到含有Pt納米粒子的PC溶液中，于25-100°C處理6-24小時(shí)后，將不銹鋼絲網(wǎng)取出，烘干獲得Pt/SSWM催化劑。
[0011]本發(fā)明中，Pt前軀體Pt2(dba)3可按照如下步驟制備:將適量的dba (二亞芐基丙酮)、乙酸鈉、以及乙醇混合物裝入三口燒瓶中，在50°C下攪拌溶解，加入適量的K2PtClyK溶液，加熱到90°c下回流，反應(yīng)2小時(shí)，停止加熱，攪拌降溫至室溫，靜置過(guò)夜，過(guò)濾后，用蒸餾水洗滌，再用正戊烷清洗，去除其他反應(yīng)雜質(zhì)。
[0012]本發(fā)明中，所述的不銹鋼絲網(wǎng)載體先用鹽酸處理以出去絲網(wǎng)表面的雜質(zhì)。
[0013]本發(fā)明中，優(yōu)選使含有Pt納米顆粒的PC溶液中的Pt納米粒子濃度為0.01~
0.05mol/L,更優(yōu)選為 0.03 ~0.04mol/L。
[0014]本發(fā)明中，浸潰溫度優(yōu)選為25~50 °C。
[0015]本發(fā)明提供了所述Pt/SSWM催化劑在VOCs催化燃燒中的應(yīng)用。
[0016]本發(fā)明還提供了所述Pt/SSWM催化劑在鄰氯硝基苯原位液相加氫制備鄰氯苯胺的應(yīng)用。具體的，所述的應(yīng)用具體為:在反應(yīng)容器中加入Pt/SSWM催化劑和鄰氯硝基苯的乙醇水溶液，在一定溫度(180~220°C)和壓力(l_3MPa)下進(jìn)行反應(yīng)，生成鄰氯苯胺。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的Pt/SSWM催化劑具有如下優(yōu)勢(shì):(I)本發(fā)明催化劑的合成方法，碳酸丙二醇酯可重復(fù)利用，不會(huì)產(chǎn)生廢氣廢水，環(huán)境成本低，易于擴(kuò)大規(guī)模進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)；(2)將催化劑的載體拓展到不銹鋼絲網(wǎng)，由于不銹鋼絲網(wǎng)價(jià)格低，資源多，取材廣泛。(3)所述Pt/SSWM催化劑活性高，穩(wěn)定性好，用于VOCs催化燃燒以及鄰氯硝基苯原位液相加氫制備鄰氯苯胺的反應(yīng)，具有高轉(zhuǎn)化率、高選擇性以及高穩(wěn)定性的特點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】`
[0018]為進(jìn)一步了解本發(fā)明，下面以實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，并詳細(xì)描述了本發(fā)明采用Pt/SSWM催化劑有效提高催化VOCs完全氧化及鄰氯硝基苯原位液相加氫制鄰氯苯胺的性能。
[0019]實(shí)施例1
[0020]?將200目的不銹鋼絲網(wǎng)卷成柱狀，浸潰在0.lmol/L的HCl溶液中除去絲網(wǎng)表面的雜質(zhì)，浸潰時(shí)間為3分鐘。
[0021]?將一定量的Pt2(dba)3加入到碳酸丙二醇酯(PC)中得到混合物，并將該混合物在3MPa氫氣氣氛中于室溫下進(jìn)行攪拌反應(yīng)，2h后停止攪拌并取出溶液，得到含有0.01mol/L的Pt納米顆粒的PC溶液。
[0022]?將柱狀不銹鋼絲網(wǎng)浸潰在上述含0.01mol/L Pt納米粒子的PC溶液中，浸潰時(shí)間為24小時(shí)，浸潰溫度為25°C。
[0023]?將不銹鋼絲網(wǎng)取出于120°C烘干，得到Pt/SSWM催化劑。
[0024]上述催化劑用于處理?yè)]發(fā)性有機(jī)廢氣，具體為:將所制得的Pt/SSWM催化劑置于直徑12_的固定床微型反應(yīng)器中，將裝有VOCs (甲苯、異丙醇或丙酮)溶液的容器置于含冰水混合物的器皿中，通過(guò)鼓泡將VOCs以氣體的形式帶出，并調(diào)節(jié)氣體流量，使VOCs濃度為lOOOppm，以空速為10000ml.g—1.IT1的條件進(jìn)行反應(yīng)。利用氣相色譜和火焰離子檢測(cè)器測(cè)定催化劑對(duì)VOCs氧化的催化活性。結(jié)果顯示，所述的Pt/SSWM催化劑具有高效催化氧化VOCs的性能，能分別在低于225、240、255°C的溫度下實(shí)現(xiàn)甲苯、異丙醇、丙酮的完全氧化成二氧化碳和水，沒(méi)有其他產(chǎn)物生成，且催化劑的穩(wěn)定性高達(dá)500h以上。
[0025]上述催化劑用于鄰氯硝基苯加氫反應(yīng)中，所述應(yīng)用具體為:將Pt/SSWM催化劑置于固定床反應(yīng)器的恒溫區(qū)，將鄰氯硝基苯的乙醇水溶液，采用高壓輸液泵連續(xù)進(jìn)樣(體積空速為15h —1 )，采用溫控儀和背壓閥分別控制反應(yīng)的溫度(180~220°C )和壓力(l-3MPa)，使反應(yīng)體系處于液相狀態(tài)。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過(guò)冷凝器進(jìn)入氣液分離器，采用氣相色譜儀對(duì)樣品進(jìn)行分析。結(jié)果表明，所述的Pt/SSWM催化劑用于乙醇液相制氫與鄰氯硝基苯催化加氫偶合合成鄰氯苯胺反應(yīng)中，220°C時(shí)，O-CNB的轉(zhuǎn)化率高達(dá)92.4%, o-CAN的選擇性為97.5%，反應(yīng)無(wú)脫鹵現(xiàn)象，且催化劑穩(wěn)定性高達(dá)800h以上。
[0026]實(shí)施例2
[0027]?將200目的不銹鋼絲網(wǎng)卷成柱狀，浸潰在0.lmol/L的HCl溶液中除去絲網(wǎng)表面的雜質(zhì)，浸潰時(shí)間為3分鐘。
[0028]?將一定量的Pt2(dba)3加入到碳酸丙二醇酯(PC)中得到混合物，并將該混合物在IMPa氫氣氣氛中于室溫下進(jìn)行攪拌反應(yīng)，2h后停止攪拌并取出溶液，得到含有0.02mol/L的Pt納米顆粒的PC溶液。
[0029]?將柱狀不銹鋼絲網(wǎng)浸潰在上述含0.02mol/L Pt納米粒子的PC溶液中，浸潰時(shí)間為24小時(shí)，浸潰溫度為25°C。
[0030]?將不銹鋼絲網(wǎng)取出于120°C烘干，得到Pt/SSWM催化劑。
[0031]上述催化劑用于處理?yè)]發(fā)性有機(jī)廢氣，反應(yīng)步驟同實(shí)施例1，結(jié)果表明，對(duì)甲苯、異丙醇、丙酮的完 全轉(zhuǎn)化溫度分別為215、230、240°C，且催化劑穩(wěn)定性高達(dá)500h以上。
[0032]上述催化劑用于鄰氯硝基苯加氫反應(yīng)中，反應(yīng)步驟同實(shí)施例1，結(jié)果表明，220°C時(shí)，o-CNB的轉(zhuǎn)化率高達(dá)97.3%，o-CAN的選擇性為97.1%，反應(yīng)無(wú)脫鹵現(xiàn)象，且催化劑穩(wěn)定性聞達(dá)800h以上。
[0033]實(shí)施例3
[0034]?將200目的不銹鋼絲網(wǎng)卷成柱狀，浸潰在0.lmol/L的HCl溶液中除去絲網(wǎng)表面的雜質(zhì)，浸潰時(shí)間為3分鐘。
[0035]?將一定量的Pt2(dba)3加入到碳酸丙二醇酯(PC)中得到混合物，并將該混合物在3MPa氫氣氣氛中于室溫下進(jìn)行攪拌反應(yīng)，2h后停止攪拌并取出溶液，得到含有0.04mol/L的Pt納米顆粒的PC溶液。
[0036]?將柱狀不銹鋼絲網(wǎng)浸潰在上述含0.04mol/L Pt納米粒子的PC溶液中，浸潰時(shí)間為24小時(shí)，浸潰溫度為25°C。
[0037]?將不銹鋼絲網(wǎng)取出于120°C烘干，得到Pt/SSWM催化劑。
[0038]上述催化劑用于處理?yè)]發(fā)性有機(jī)廢氣，反應(yīng)步驟同實(shí)施例1，結(jié)果表明，對(duì)甲苯、異丙醇、丙酮的完全轉(zhuǎn)化溫度分別為195、220、225°C，且催化劑穩(wěn)定性高達(dá)500h以上。
[0039]上述催化劑用于鄰氯硝基苯加氫反應(yīng)中，反應(yīng)步驟同實(shí)施例1，結(jié)果表明，220°C時(shí)，o-CNB的轉(zhuǎn)化率高達(dá)98.9%，o-CAN的選擇性為98.4%，反應(yīng)無(wú)脫鹵現(xiàn)象，且催化劑穩(wěn)定性聞達(dá)800h以上。
[0040]實(shí)施例4
[0041]?將200目的不銹鋼絲網(wǎng)卷成柱狀，浸潰在0.lmol/L的HCl溶液中除去絲網(wǎng)表面的雜質(zhì)，浸潰時(shí)間為3分鐘。
[0042]?將一定量的Pt2(dba)3加入到碳酸丙二醇酯(PC)中得到混合物，并將該混合物在3MPa氫氣氣氛中于室溫下進(jìn)行攪拌反應(yīng)，2h后停止攪拌并取出溶液，得到含有0.04mol/L的Pt納米顆粒的PC溶液。
[0043]?將柱狀不銹鋼絲網(wǎng)浸潰在上述含0.04mol/L Pt納米粒子的PC溶液中，浸潰時(shí)間為24小時(shí)，浸潰溫度為50°C。
[0044]?將不銹鋼絲網(wǎng)取出于120°C烘干，得到Pt/SSWM催化劑。
[0045]上述催化劑用于處理?yè)]發(fā)性有機(jī)廢氣，反應(yīng)步驟同實(shí)施例1，結(jié)果表明，對(duì)甲苯、異丙醇、丙酮的完全轉(zhuǎn)化溫度分別為190°C、215°C、220°C，且催化劑穩(wěn)定性高達(dá)500h以上。
[0046]上述催化劑用于鄰氯硝基苯加氫反應(yīng)中，反應(yīng)步驟同實(shí)施例1，結(jié)果表明，220°C時(shí)，o-CNB的轉(zhuǎn)化率高達(dá)99.8%, o-CAN的選擇性為99.2%,且反應(yīng)無(wú)脫鹵現(xiàn)象，且催化劑穩(wěn)定性高達(dá)800h以上。
[0047]實(shí)施例5
[0048]?將200目的不銹鋼絲網(wǎng)卷成柱狀，浸潰在0.lmol/L的HCl溶液中除去絲網(wǎng)表面的雜質(zhì)，浸潰時(shí)間為3分鐘。
[0049]?將一定量的Pt2(dba)3加入到碳酸丙二醇酯(PC)中得到混合物，并將該混合物在3MPa氫氣氣氛中于室溫下進(jìn)行攪拌反應(yīng)，2h后停止攪拌并取出溶液，得到含有0.04mol/L的Pt納米顆粒的PC溶液。
[0050]?將柱狀不銹鋼絲網(wǎng)浸潰在上述含0.04mol/L Pt納米粒子的PC溶液中，浸潰時(shí)間為24小時(shí)，浸潰溫度為75°C。
[0051]?將不銹鋼絲網(wǎng)取出于120°C烘干，得到Pt/SSWM催化劑。
[0052]上述催化劑用于處理?yè)]發(fā)性有機(jī)廢氣，反應(yīng)步驟同實(shí)施例1，結(jié)果表明，對(duì)甲苯、異丙醇、丙酮的完全轉(zhuǎn)化溫度分別為200°C、225°C、230°C，且催化劑穩(wěn)定性高達(dá)500h以上。
[0053]上述催化劑用于鄰氯硝基苯加氫反應(yīng)中，反應(yīng)步驟同實(shí)施例1，結(jié)果表明，220°C時(shí)，o-CNB的轉(zhuǎn)化率高達(dá)98.1%，o-CAN的選擇性為98.2%,，反應(yīng)無(wú)脫鹵現(xiàn)象，且催化劑穩(wěn)定性高達(dá)800h以上。
[0054]實(shí)施例6
[0055]?將200目的不銹鋼絲網(wǎng)卷成柱狀，浸潰在0.lmol/L的HCl溶液中除去絲網(wǎng)表面的雜質(zhì)，浸潰時(shí)間為3分鐘。
[0056]?將一定量的Pt2(dba)3加入到碳酸丙二醇酯(PC)中得到混合物，并將該混合物在3MPa氫氣氣氛中于室溫下進(jìn)行攪拌反應(yīng)，2h后停止攪拌并取出溶液，得到含有0.04mol/L的Pt納米顆粒的PC溶液。
[0057]?將柱狀不銹鋼絲網(wǎng)浸潰在上述含0.04mol/L Pt納米粒子的PC溶液中，浸潰時(shí)間為24小時(shí),浸潰溫度為100°C。
[0058]?將不銹鋼絲網(wǎng)取出于120°C烘干，得到Pt/SSWM催化劑。
[0059]上述催化劑用于處理?yè)]發(fā)性有機(jī)廢氣，反應(yīng)步驟同實(shí)施例1，結(jié)果表明，對(duì)甲苯、異丙醇、丙酮的完全轉(zhuǎn)化溫度分別為220°C、245°C、260°C，且催化劑穩(wěn)定性高達(dá)500h以上。
[0060]上述催化劑用于 鄰氯硝基苯加氫反應(yīng)中，反應(yīng)步驟同實(shí)施例1，結(jié)果表明，220°C時(shí)，o-CNB的轉(zhuǎn)化率高達(dá)91.7%，o-CAN的選擇性為96.6%，反應(yīng)無(wú)脫鹵現(xiàn)象，且催化劑穩(wěn)定性聞達(dá)800h以上。
[0061]最后，還需注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的若干具體實(shí)施例子。顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例子，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普遍技術(shù)人員能從本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種不銹鋼絲網(wǎng)負(fù)載鉬催化劑，其制備方法包括如下步驟:將Pt2 (Clba)3W入到碳酸丙二醇酯中得到混合物，并將該混合物在l_3MPa氫氣氣氛中于室溫下進(jìn)行攪拌反應(yīng)，1-2h后停止攪拌并取出溶液，得到含有Pt納米顆粒的碳酸丙二醇酯溶液；將鹽酸處理過(guò)的100-300目的不銹鋼絲網(wǎng)載體浸潰到含有Pt納米粒子的碳酸丙二醇酯溶液中，于25-100°C處理6-24小時(shí)后，將不銹鋼絲網(wǎng)取出，烘干獲得不銹鋼絲網(wǎng)負(fù)載鉬催化劑。
2.如權(quán)利要求1所述的不銹鋼絲網(wǎng)負(fù)載鉬催化劑，其特征在于:使含有Pt納米顆粒的碳酸丙二醇酯溶液中的Pt納米粒子濃度為0.01~0.05mol/L。
3.如權(quán)利要求2所述的不銹鋼絲網(wǎng)負(fù)載鉬催化劑，其特征在于:使含有Pt納米顆粒的碳酸丙二醇酯溶液中的Pt納米粒子濃度為0.03~0.04mol/L。
4.如權(quán)利要求1~3之一所述的不銹鋼絲網(wǎng)負(fù)載鉬催化劑，其特征在于:浸潰溫度為25 ~50?。
5.如權(quán)利要求1所述的不銹鋼絲網(wǎng)負(fù)載鉬催化劑在VOCs催化燃燒中的應(yīng)用。
6.如權(quán)利要求1所述的不銹鋼絲網(wǎng)負(fù)載鉬催化劑在鄰氯硝基苯原位液相加氫制備鄰氯苯胺的應(yīng)用。
7.如權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于所述的應(yīng)用具體為:在反應(yīng)容器中加入不銹鋼絲網(wǎng)負(fù)載鉬催化劑和鄰氯硝基苯的乙醇水溶液，在180~220°C、l_3MPa條件下進(jìn)行反應(yīng)，生成鄰氯苯胺。`
【文檔編號(hào)】C07C211/52GK103769164SQ201410012906
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月10日
【發(fā)明者】嚴(yán)新煥, 敖平 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)