[发明专利]一种三元新相Pd3

说明书

本发明公开了一种三元新相Pd₃ZnC_x过渡金属碳化物催化剂的制备方法及其在乙炔选择加氢中的应用，采用一种“bottom‑up”的设计策略，从金属氧化物出发，在还原过程中引入碳源，使合金相发生结构转变，从而得到了一种新的过渡金属碳化物Pd₃ZnC_x。在较低温区内，较低反应压力下具有优越的活性、选择性、稳定性。在高乙烯选择性下(＞90％)，该三元碳化物新相Pd₃ZnC_x的加氢活性比之前报道中性能最佳的PdZn合金催化剂的加氢活性提高一倍。本发明提供了一种多元过渡金属碳化物的制备方法，并且简单易行，在乙炔选择性加氢制乙烯反应中表现极好的催化性能，具有很好的工业应用前景。

技术领域

本发明属于催化领域，具体涉及一种三元新相Pd₃ZnC_x钯基过渡金属碳化物催化剂的制备及其在乙炔选择加氢反应中的应用。

技术背景

乙烯聚合得到的聚乙烯是一种应用非常广泛的高分子材料。其原料主要通过烃类裂解方法获得，然而，裂解方法得到的乙烯原料气，通常都含有少量乙炔(0.5～2％)。而微量乙炔的存在也会使乙烯聚合的齐格勒纳塔催化剂很快中毒失活，从而影响聚乙烯的聚合度并影响其材料性质。同时，在高压聚乙烯生产过程中，乙炔会过度累积，甚至引起爆炸。所以必须将乙烯原料气中少量的乙炔降至一定限度内。因此乙炔分离和转化是乙烯装置流程中重要的过程之一。

目前催化选择加氢是一种最有效地去除乙炔的方法。但在反应中存在两个主要问题：催化位点上的乙烯不易脱附，过度加氢生成乙烷，以及生成“绿油”造成催化剂失活。目前解决以上问题的常规手段是选用氧化铝上担载Pd为活性组分，并引入第二金属形成Pd基二元双金属合金催化剂，通过分隔Pd位点可以调节加氢位点Pd的几何结构和电子结构，进而调节反应物种的吸脱附性能，来抑制乙炔选择加氢副反应的发生，如Pd-Ag(CN104588006A，CN105732266A)，Pd-Au (JP57185228A，CN105732270A)等。但是，目前所公开的Pd基二元双金属合金催化剂用于乙炔加氢反应需要在较高的温度下进行，同时乙炔转化率和乙烯选择性仍有待提高，

本发明制备三元新相Pd₃ZnC_x过渡金属碳化物催化剂并将其应用于乙炔的选择加氢反应。该催化剂在乙炔的选择性加氢反应中表现出优越的催化性能，具有高的活性，选择性和稳定性。

发明内容

本发明目的在于提供一种三元新相Pd₃ZnC_x过渡金属碳化物催化剂的制备方法，并应用于乙炔的选择性加氢反应中，该催化剂为含钯的金属碳化物催化剂。这种催化剂对于乙炔选择加氢反应具有高选择加氢活性和高乙烯选择性等特点。

为了实现上述目的，本发明中选择加氢催化剂以惰性氧化物氧化铝作为载体，采用了一种“bottom-up”的设计策略：首先将含锌和含钯的前驱体分步浸渍于载体上，然后采用含碳源气氛高温还原制备所述三元新相Pd₃ZnC_x过渡金属碳化物催化剂。

本发明技术方案具体如下：

一方面，本发明提供了一种三元新相过渡金属碳化物催化剂，以氧化铝为载体，以Pd₃ZnC_x为活性组分，其中，1＜x＜10；催化剂活性组分中，以载体总重计，Pd占载体的重量百分比为0.005～2％，第二金属Zn占载体的重量百分比为0.1％～10％，无机非金属C占载体的重量百分比为0.01～1.8％。

基于上述方案，优选地，2＜x＜8；无机非金属C占载体的重量百分比为0.02～1.2％。

基于上述方案，优选地，Pd₃ZnC_x晶体的粒径为2～20nm，Pd₃ZnC_x晶体的(111)晶面晶格常数为0.221～0.224nm。