[发明专利]一种高性能纳米金催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高性能纳米金催化剂的制备方法，所制备的纳米金催化剂可以用于氢气和氧气共存条件丙烯直接氧化制备环氧丙烷，也可以用于其它催化氧化反应。 

背景技术

环氧丙烷(PO)是一种重要的有机化工原料，是丙烯的第三大衍生物，主要用于生产聚醚多元醇、丙二醇及其他化工产品。目前工业上PO的生产方法主要有氯醇法和共氧化法。国内大都采用氯醇法，但氯醇法存在着设备腐蚀和环境污染严重等问题，生产1tPO约产60t含氯有机废水。共氧化法的缺点是需要与联产物苯乙烯(叔丁醇)的加工过程集成，受到一定程度的市场局限，且该过程工艺复杂，投资巨大。近年来，通过科研工作者的不懈努力，在以H₂O₂为氧化剂的丙烯环氧化催化剂研制方面已取得突出进展。特别是钛硅分子筛(如TS-1)催化剂在以H₂O₂为氧化剂的丙烯环氧化反应中的成功应用为PO的合成开辟了一条新的绿色催化途径(Clerici，M.G.J Catal，1991，129(1)：159)。其缺点为该工艺是稀过氧化氢溶液(30％)成本较高，运输量大，后续蒸馏负荷太大。针对H₂O₂成本仍太高的问题，人们随后开展了许多侧重于如何在反应体系中原位合成H₂O₂并用于丙烯环氧化反应的研究。Dow与BASF公司采用蒽醌法原位合成H₂O₂并用于PO生产，这一集成化学过程极大地缩减了H₂O₂的成本，使得经由H₂O₂的丙烯催化环氧化反应的工业化成为可能。由于该工艺不用H₂O₂，大大降低了生产成本。反应器型式为气一液固三相悬浮床，加压操作，但反应过程不可避免地生成一部分丙烷副产物，且需要纯度较高的丙烯。 

以分子氧为原料的丙烯气相直接环氧化技术，因其具有环境友好和高原子经济性等优点而日益受到人们广泛的关注。气-固相催化环氧化可以避免因使用甲醇等有机溶剂所带来的环境问题，是更为理想的绿色化学过程。研究人员采用Au/TiO₂和Au/含钛分子筛等催化剂，实现了H₂和O₂共存下的丙烯气相环氧化反应，获得了90％以上的PO选择性(Hayashi，T.J.Catal.，1998，178(2)：566；Chowdhury.B.Angew Chem Int Ed，2006，45(3)：412)。由于同时还涉及到金催化这一研究热点，该体系引起了国内外的广泛关注(Hashmi，A.S.K.Angew.Chem.Int.Ed.，2006，45：7896，Arcadi，A.Chem.Rev.，2008，108(8)：3266)。纳米金催化剂具有优良的低温催化氧化活性，是近年来催化领域的重大发现之一。目前已发现金催化剂在(1)环境治理，如有机物催化燃烧，硫化氢、二氧化硫消除，二氧吲哚氧化分解，NO_x还原消除。(2)氢能开发，如CO氧化以及氢气流中的CO氧化，水汽变换反应。 (3)化工反应过程，如乙炔氢氯化、氢氧直接合成过氧化氢、丙炔选择性氢化为烯烃，从乙酸、乙烯和氧气直接合成乙酸乙烯酷氨氧化等。(4)选择性氧化，如烯烃环氧化、醇氧化制醛或酸、醛氧化制羧酸、葡萄糖氧化制葡萄糖酸等领域具有良好的应用前景。