[发明专利]用于乙炔氢氯化反应的非金属催化剂的制备方法及其使用方法

说明书

本发明提出一种用于固定床乙炔氢氯化反应的非金属催化剂的制备方法及其使用方法，属于材料合成技术领域。该方法利用初湿浸渍法将二乙烯苯和含吡啶官能团的非金属化合物浸渍到多孔载体上，随后用氢氟酸将载体刻蚀，即得到非金属催化剂。本发明的特点是以多孔载体为模板合成催化剂，为其提供了较高的比表面积。在合成过程中将具有催化活性的吡啶官能团均匀地固定在催化剂内，同时无需进行焙烧，防止了催化剂活性组分的流失，也节约了能源。将该催化剂应用于固定床乙炔氢氯化反应中，具有一定的催化活性和选择性。

技术领域

本发明提出一种用于固定床乙炔氢氯化反应的非金属催化剂的制备方法及其使用方法，属于材料合成技术领域。该方法利用初湿浸渍法将二乙烯苯和含吡啶官能团的非金属化合物浸渍到多孔载体上，随后用氢氟酸将载体刻蚀，即得到非金属催化剂。将该催化剂应用于固定床乙炔氢氯化反应中，具有一定的催化活性和选择性。

背景技术

聚氯乙烯在人类生活中不同领域具有广泛的应用。在煤炭储量丰富的发展中国家，氯乙烯（聚氯乙烯单体）主要由乙炔通过氢氯化反应制得，在该反应中主要以氯化汞负载在活性炭上作为催化剂。然而，氯化汞在反应过程中易被乙炔还原和升华，这不仅会导致催化剂失活，还会污染产品，同时也可能造成严重的环境污染问题和对人类健康造成威胁。此外，汞的升华还限制了氢氯化空速和反应温度，从而限制了生产能力。因此，目前急需研究生产出新型的无汞催化剂。

Hutchings等人对30多种金属氯化物进行的开创性工作和系统性研究表明，氯化金因其具有高活性可能成为氯化汞的替代物。但是，Au³⁺在反应条件下易被还原成Au⁰，从而失去活性。同时，考虑到贵金属昂贵的价格和有限的储量，进一步探索其他替代品，特别是非贵金属催化剂甚至是非金属催化剂，仍然是目前的紧迫任务。

专利CN201310518594.0公布了一种无金属催化乙炔氢氯化反应，其主要采用将活性组分浸渍在活性炭、分子筛等载体上，在催化剂配方与制备方法方面与本专利差异较大。本专利所述催化剂由二乙烯苯构建骨架结构，在合成过程中引入具有催化活性的吡啶官能团，在多孔载体中进行合成以增大比表面积，并且无需高温碳化。

发明内容

本发明的目的在于提出一种用于固定床乙炔氢氯化反应的非金属催化剂的制备方法及其使用方法，属于材料合成技术领域。该方法利用初湿浸渍法将二乙烯苯和含吡啶官能团的非金属化合物浸渍到多孔载体上，随后用氢氟酸将载体刻蚀，即得到非金属催化剂。将该催化剂应用于固定床乙炔氢氯化反应中，具有一定的催化活性和选择性。

本发明的具体技术方案如下所述：

方案1：一种用于固定床乙炔氢氯化反应的非金属催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)取偶氮二异丁腈在搅拌状态下溶解于二乙烯苯，随后加入含吡啶官能团的非金属化合物并搅拌至少10分钟，之后加入致孔剂并搅拌至少10分钟得到溶液A，其中偶氮二异丁腈、二乙烯苯、含吡啶的非金属化合物、致孔剂的质量比为1:10-30:10-30:10-80；

(2) 采用初湿浸渍法将溶液A均匀浸渍到多孔载体上，密封静置至少20分钟，得到混合物B；

(3)将聚乙烯醇、氯化钠和水按质量比1:5:94混合均匀得到溶液C；

(4)将混合物B与溶液C按质量比1:3的比例混合得到混合物D，之后在搅拌状态下，将混合物D升温至60-70 ℃反应2-4小时，之后再升温至80-85 ℃反应4-5小时，之后降至室温，得到产物；

(5)将产物抽滤，并用60-65 ℃的热水洗涤5次，之后投入至少10倍产物体积的体积分数为50-100%的氢氟酸溶液中并搅拌至少6小时得到混合物E；之后将混合物E进行抽滤，将滤饼用去离子水洗涤至流出液为中性，将所得固体在120 ℃干燥至少5小时，即得到非金属催化剂。