[发明专利]一种以一氧化钛为载体的催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种以一氧化钛为载体的催化剂及其制备方法和应用。所述以一氧化钛为载体的催化剂在其表面的钛、氧空位负载金属离子或金属单质；其中，所述一氧化钛与金属离子/金属单质的质量比为100：(1‑30)，优选为100：(2‑30)。本发明可以在无外加还原剂的情况下，金属离子在静电吸附的作用下与一氧化钛载体表面的钛和氧空位相结合，制成稳定的钌/一氧化钛非均相催化剂。该催化剂制备方法简单便捷，催化活性高、选择性好，在加氢过程中可以达到高加氢度的同时实现催化剂的回收再利用并无明显活性降低。

技术领域

本发明属于催化技术领域，具体涉及一种以一氧化钛为载体的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

丁腈橡胶(NBR)是由丁二烯与丙烯腈共聚而制得的一种合成橡胶。由于分子结构中含有丙烯腈，它具有较好的耐烷烃油性能。但同时，由于分子链中碳碳双键的存在，使得丁腈橡胶不耐高温、不耐臭氧老化，因此无法满足现代汽车工业及石油工业中零部件的使用要求。

为了改善NBR的耐高温和耐臭氧老化性能，现有技术通过加氢催化剂对其双键进行选择性加氢从而制得氢化丁腈橡胶(HNBR)。由第Ⅷ族过渡金属(如铑、钌、钌、锇、铱等)单质或配位化合物制成的均相催化剂具有高选择性、高催化活性的优点，但因其高昂的价格、无法回收造成的浪费及对环境造成的污染使研究重心转移到非均相催化剂的制备。制备非均相催化剂所使用的载体有AC，SiO₂，CNT，Al₂O₃，TiO₂及一些介孔材料等。二氧化钛作为非均相催化剂的载体具有光催化活性，在光照的条件下能够产生光生电子和光生空穴从而进行氧化还原反应，然而二氧化钛光催化条件较为苛刻，可见光波长无法产生光催化效果，且二氧化钛带隙能量较高，往往需要进行杂原子掺杂等手段进行改性，不利于大规模控制生产。另外，二氧化钛负载催化剂应用于不饱和聚合物加氢，催化剂用量较大，需要高温高压，反应较长时间。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种以一氧化钛为载体的催化剂及其制备方法。将其用于丁腈橡胶的加氢催化，可以在室温下达到高加氢度，能有效避免高温条件下对橡胶性能的破坏，且对双键的选择性良好。另外，所制得的催化剂可以实现多次回收且保持一定活性，可以实现工业化，从而降低生产成本，提高生产效率。

本发明所采用的技术方案如下。

一种以一氧化钛为载体的催化剂，在其表面的钛、氧空位负载金属离子或金属单质；

其中，所述一氧化钛与金属离子/金属单质的质量比为100：(1-30)，优选为100：(2-30)，或者100：(1-10)，进一步优选为100：(1-4)，或者，100：(4-7)，或者100：(7-10)。

进一步地，所述金属选自钌、铑或钯。

所述一氧化钛是一种包含了大量钛、氧空位的非等当量物质，其氧指数在0.70-1.25范围之间。一氧化钛的晶体结构与氯化钠的立方晶结构类似，属于B1类型的立方晶结构，在一氧化钛的钛原子和氧原子的亚晶格中包含了10-18％的结构空穴。以组成等当量的TiO_1.00为例，在其钛、氧原子亚晶格中包含了16.7％的结构空穴，因此其真正的组成为Ti_0.833O_0.833。

优选地，所述一氧化钛负载催化剂的粒径为40-80μm。

优选地，所述一氧化钛负载催化剂中，一氧化钛的粒径为20-100μm；金属离子/单质的粒径为2-30nm，优选2-5nm。

本发明还提供一种一氧化钛负载催化剂的制备方法，包括：通过静电吸附作用使金属离子负载于一氧化钛表面的钛、氧空位上；或者，采用化学还原法使金属离子还原成金属单质负载于一氧化钛粉末上；即在一氧化钛的钛表面或空隙内。

作为本发明优选的实施方式之一，所述一氧化钛负载催化剂的制备方法，包括：