[发明专利]一种负载型钯催化剂及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种负载型钯催化剂及其制备方法和用途。该负载型钯催化剂包括：孔壁炭膜修饰的介孔二氧化硅分子筛载体和活性金属钯；其中，所述介孔二氧化硅分子筛载体中碳含量为0.5～3.5wt％，所述介孔二氧化硅分子筛载体的接触角为20～60°。本发明的催化剂用于蒽醌衍生物加氢，催化剂具有疏水性，且长程有序性好，明显提高烷基蒽醌衍生物加氢速率、过氧化氢产率和降低降解物收率。另外本发明的制备方法具有简单、高效的特点。

技术领域

本发明涉及一种Pd催化剂及其制备方法，以及该Pd催化剂在蒽醌衍生物加氢中的应用。

背景技术

过氧化氢(H₂O₂)是一种应用十分广泛的绿色化学品，多年来一直持续快速增长。随着丙烯直接液相氧化制环氧丙烷工艺(HPPO过程)及环己酮经氨氧化制ε-己内酰胺工艺的成功开发和工业应用，在对过氧化氢需求量大幅增加的同时，对其品质(浓度和纯度)也提出了更高的要求。

目前，蒽醌法仍是生产过氧化氢的主流技术。蒽醌法包括氢化、氧化、萃取和再生四个主要过程。在催化剂作用下，溶解在工作溶剂中的烷基蒽醌衍生物被氢气还原为相应的烷基氢蒽醌衍生物；后者在非催化条件下再被氧化为烷基蒽醌衍生物，同时生成等摩尔量的过氧化氢；用去离子水萃取工作液中的过氧化氢，得到粗过氧化氢，再经净化操作得到浓度27.5％左右的过氧化氢水溶液，该溶液进一步净化、浓缩，可制备出高纯和高浓度的过氧化氢；萃余的工作液经活性氧化铝再生后返回氢化阶段，开始下一个氢化、氧化、萃取和再生的循环。其中，烷基蒽醌衍生物加氢是蒽醌法的核心和关键步骤，其能力和效率决定整个工艺的生产能力、能耗和物耗。

蒽醌衍生物加氢催化剂多采用负载型钯催化剂，因此，催化剂的性能与载体的组成和结构等密切相关。目前所用的载体主要是氧化铝和氧化硅。相比而言，氧化硅负载的Pd催化剂选择性高、降解物少，但是活性较低，限制了烷基蒽醌衍生物加氢速率和过氧化氢产率。

目前，能够开发出同时提高蒽醌衍生物加氢速率，以及提高产物选择性，降低降解物收率的加氢催化剂，仍是本领域的一项重要任务。

发明内容

为解决上述现有技术的问题，本发明提供一种负载型钯催化剂及其制备方法。本发明提供的催化剂用于蒽醌衍生物加氢，催化剂具有疏水性，且长程有序性好，明显提高烷基蒽醌衍生物加氢速率、过氧化氢产率和降低降解物收率。另外本发明的制备方法具有简单、高效的特点。

本发明一方面提供了一种负载型钯催化剂，其包括：孔壁炭膜修饰的介孔二氧化硅分子筛载体和活性金属钯；

进一步地，所述介孔二氧化硅分子筛载体中碳含量为0.5～3.5wt％，优选为0.5～2.5wt％。

进一步地，所述介孔二氧化硅分子筛载体的接触角为20～60°，优选为23～40°。

进一步地，所述催化剂中钯占介孔二氧化硅分子筛载体的质量分数为0.5～3％，优选为0.5～1.5％。

本发明第二方面还提供了上述负载型钯催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将模板剂在酸性条件下溶解，并与正硅酸链烷醇酯混合，将得到的混合物进行水热处理，之后干燥得到固体样品；

(2)将步骤(1)中所得固体样品在惰性气氛下热处理，得到孔壁炭膜修饰的介孔二氧化硅分子筛载体；

(3)将步骤(2)中制得的介孔二氧化硅分子筛载体浸渍钯溶液，焙烧、还原后即得到所述的负载型钯催化剂。

进一步地，步骤(1)中所述模板剂为三嵌段共聚物或/和十六烷基三甲基溴化铵，其中所述三嵌段共聚物优选为P123或/和F127。

进一步地，步骤(1)中所述正硅酸链烷醇酯为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、或正硅酸丁酯中的至少一种。