[发明专利]一种乙烯环氧化银催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种银催化剂，尤其是涉及一种用于乙烯环氧化合成环氧乙烷的负载型银催化剂及其制备方法。

背景技术

环氧乙烷(EO)是重要的有机合成原料之一，同时又被广泛地用作消毒剂、抗酸化剂和染料等，其在化工领域占有十分重要的地位。目前，工业上普遍采用乙烯直接氧化法来生产环氧乙烷，反应使用以α-氧化铝为载体，添加少量助剂的负载型银催化剂。活性、选择性和稳定性是银催化剂的主要性能指标，而催化剂在这些方面的性能在很大程度上和载体表面银颗粒的大小和分布有关。毛东森等(石油化工.1995，24(11)：821)报道，SD公司所制备的环氧乙烷银催化剂中的银颗粒直径为10～15nm时，环氧乙烷选择性高达83.5％。这可能是由于催化剂上具有纳米尺寸的银颗粒所带有的表面与界面效应以及临界尺寸效应等特性造成。因此，在制备负载型银催化剂的过程中，有效地控制银颗粒的大小和分布情况，对提高催化剂性能、降低生产成本有重大的影响。

离子液体(IL)也称室温离子液体(RTIL)，具有稳定性高、易纯化、可回用等特性，室温下为液态，蒸汽压极低，不污染大气，被誉为绿色溶剂。近年来，随着对离子液体的研究逐渐深入，离子液体在催化领域的应用也越来越多。近年来，将离子液体“担载”过渡金属纳米颗粒(非负载型)应用于催化过程的研究得到了研究人员的重视，也取得了一些较好的效果(J.Am.Chem.Soc.，2002，124(16)：4228-4229；Inorg.Chem.，2003，42(15)：4738-4742；Chem.Eur.J.，2003，42(15)：4738-4742；Adv.Synth.Catal.，2005，347(10)：1404-1412)。但随着研究的深入，这种方法面临的离子液体用量大引出的成本问题、离子液体催化体系液层厚、气液界面小可能带来的反应组分的传质阻力大等问题不容忽视。为了克服以上缺点，利用离子液体将金属固定在多孔载体表面上从而制备负载型离子液体固定化金属催化剂(由载体、离子液体、金属等组成)的研究工作得到了研究人员的关注。一些研究小组开始尝试用这样的方法制备负载型离子液体固定化贵金属催化剂，并取得了良好的效果(Angew.Chem.Int.Ed.，2004，43(11)：1397-1399；Catal.Lett.，2005，103(1-2)：59-62；Angew.Chem.Int.Ed.，2005，44(1)：1-5；Electrochem.Commun.，2006，8(2)：245-250)。可见，将离子液体引入负载型金属催化剂的制备过程中，有利于制备出金属颗粒大小均匀、分散度好、催化活性佳的催化剂。

现有负载型离子液体固定化贵金属催化剂制备过程中金属纳米颗粒的获得主要采用氢气将溶于离子液体中的贵金属盐还原成贵金属纳米颗粒，此制备方法的设备投资较大，过程危险性高。利用生物还原法(尤其是植物还原法)制备金属纳米颗粒，不仅过程条件温和、能耗低、不用外加氢气等化学还原剂和其它保护剂，可利用丰富的生物资源，而且生物分子与纳米颗粒存在着相互作用，生物分子同时充当纳米颗粒的保护剂，可获得稳定性很高的金属纳米颗粒。因此，将离子液体固定化作用和生物还原法(尤其是植物还原法)有效地结合起来并引入到乙烯环氧化负载型银催化剂的制备技术中，将有望克服传统催化剂制备过程的投资高、污染大等缺点，有利于制备出金属颗粒大小均匀、分散度好、催化活性佳的银催化剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种乙烯环氧化银催化剂的制备方法。

本发明包括以下步骤：

1)将植物叶干燥，粉碎，得植物叶干粉；

2)将植物叶干粉与去离子水混合，将混合物振荡，抽滤，去除植物叶粉残渣，得植物叶浸出液；

3)将银盐溶于去离子水中，加入离子液体，再加入载体，干燥，得催化剂前驱体A，所述催化剂组成配比为银、离子液体、载体之间的比例，其中银负载量按催化剂质量计算为5％～30wt％，优选5％～25wt％，余量为载体，离子液体的添加量为离子液体和载体质量总和的为0～50wt％，优选10％～30wt％。

4)取步骤2)所得的植物叶浸出液，加入步骤3)所得的催化剂前驱体A中，干燥，得催化剂前驱体B；

5)将步骤4)获得的催化剂前驱体B进行活化处理，最后制得乙烯环氧化银催化剂。

在步骤1)中，所述植物叶可为芳樟叶等；