[发明专利]诱导期可控的氯乙烯合成用金基催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及氯乙烯合成用金基催化剂技术领域，是一种诱导期可控的氯乙烯合成用金基催化剂及其制备方法。

背景技术

聚氯乙烯为世界五大热塑性工程塑料之一，广泛应用于建筑、农业、医疗等各个领域，而氯乙烯作为聚氯乙烯的单体，其需求量也不断增加。由于我国贫油多煤的能源结构，目前我国生产氯乙烯的主要工艺是乙炔的氢氯化：通过含汞催化剂催化乙炔与氯化氢反应生成氯乙烯。随着近年汞储备量的急剧下降，以及环境安全方面的压力，乙炔氢氯化所用催化剂的去汞化势在必行。

由于汞催化剂在制备及使用过程中存在的安全性及环保性问题由来已久，目前已存在大量针对氯乙烯无汞催化剂的研究。其中，关于负载型氯化金催化剂的研究最为系统、详细，与其相关催化技术也是最有可能率先实现工业化应用的无汞催化技术。

英国卡迪夫大学Hutchings教授等人的研究（Journal of catalysis,2012,297:128-136）表明，负载型氯化金催化剂表面过量的Au³⁺并不具有催化活性，并预测Au³⁺与载体的连接共同组成了具有协同作用的活性位点。活性炭载体表面具有大量的官能团，根据载体表面碳原子与氧原子的连接方式，可以分为羟基（-C-OH）、酮基（-C=O）、羧基（-COOH），不同官能团对氯化金的吸附能力不同。据卡迪夫大学David课题组研究成果（Journal of catalysis,2015,323:10-18）表明，羟基对Au³⁺的吸附能力最强，但容易使氯化金在活性炭表面团聚成较大纳米粒子，被还原为Au⁰；而载体表面的酮基对Au³⁺的吸附能力，恰好使氯化金以Au³⁺形态附着在载体表面。

对于活性炭载体，其表面官能团十分丰富，但是各种基团含量却各不相同。对于多数活性炭，其表面具有大量的羧基基团，氯化金负载该在载体表面，但大部分Au³⁺与羧基相连，不会立刻显示出催化活性。而对于一部分活性炭，其表面含有大量羟基，羟基具有还原性，趋向于使Au³⁺团聚并原为Au⁰，从而使Au³⁺不能均匀的附着在催化剂表面。由于在其表面酮基较少，有效利用的Au³⁺较少，因此，现有金基催化剂活性偏低。

催化剂的活性水平需要经历一段活性缓慢上升的诱导过程或时间称为诱导期，催化剂在诱导期区间内的活性并没有到达催化剂的最高活性。

公开号为102416323的中国专利文献公开了一种催化剂的制备方法，其中载体预处理试剂包含硝酸、高锰酸钾与过氧化氢等氧化性物质，其目的在于改性载体表面官能团，提高载体上所负载的钯金属的分散性。其所用强氧化性物质硝酸与高锰酸钾由于性质过于剧烈，会破坏催化剂孔道结构，不适用于本文所涉及的负载型金催化剂的制备，且钯催化剂反应机理与负载型金催化剂机理有所不同，未有文献提及其诱导期问题，其所属方法与本文有根本上的不同。公开号为104415793的中国专利文献提及一种氧改性载体的制备方法，目的在于改变二氧化硅、分子筛、活性炭与碳化硅等载体的表面含氧量，从而改变载体在负载其他金属时的催化活性。其所用氧化剂包含硝酸、高锰酸钾与过氧化氢，但其未涉及催化剂诱导期的有关性质，且其中硝酸与高锰酸钾等强氧化性物质不适宜本文所涉及的负载型金催化剂的制备。

发明内容

本发明提供了一种诱导期可控的氯乙烯合成用金基催化剂及其制备方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有氯乙烯合成用金基催化剂存在催化活性偏低的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种诱导期可控的氯乙烯合成用金基催化剂，按下述步骤得到：第一步，将活性炭载体酸洗后得到酸洗后活性炭载体；第二步，将酸洗后活性炭载体进行预处理得到预处理后的活性炭载体；第三步，将氯化钡溶解到去离子水中得到氯化钡溶液，然后将预处理后的活性炭载体浸渍到氯化钡溶液中，将浸渍后的预活性炭载体烘干后得到前体；第四步，将助剂和三氯化金溶解到去离子水中得到混合溶液，然后向混合溶液中加入分散剂并搅拌得到搅拌液，接着，将前体浸渍到搅拌液中，将浸渍后的前体烘干后得到诱导期可控的氯乙烯合成用金基催化剂，其中，三氯化金占催化剂总质量的0.05%至0.5%，分散剂和三氯化金的摩尔比为30至50，助剂和三氯化金的摩尔比为5至10。

下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：