一种改性水滑石负载的铂钌催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于贵金属催化剂技术领域，具体涉及一种改性水滑石负载的铂钌催化剂及其制备方法和硝基加氢还原反应中的应用。催化剂(PtRu

【技术实现步骤摘要】
一种改性水滑石负载的铂钌催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于贵金属催化剂
，具体涉及一种改性水滑石负载的铂钌催化剂及其制备方法和硝基加氢还原反应中的应用。

技术介绍

[0002]对氨基苯甲酰胺是一种重要的染颜料中间体，作为色基，重氮化形成偶氮盐与不同的色酚偶合可以合成不同种类的冰染染料，其色牢度较高，主要用于人造棉、麻纤维的印花，染色并制造有机颜料，供涂料和印花浆的着色，在市场上的需求量很大。
[0003]合成对硝基苯甲酰胺的方法有很多，但一些方法工艺流程较为复杂，不利于实际生产的操作。目前国内大部分企业都是利用催化还原对硝基苯甲酰胺制备对氨基苯甲酰胺，该工艺具有操作简便、成本较低的优点。但在还原的过程中，大多数采用铁粉或硫化碱的还原工艺，以至于在反应后产生大量的酸性废水和金属废渣，或放出有害气体，不利于绿色工业化生产。加氢还原工艺具有绿色、环保的优点，是铁粉还原法更好的替代工艺之一。
[0004]中国专利CN1869003A，在对硝基苯甲酰胺加氢过程中采用雷尼镍作为催化剂，该工艺具有环保、产品收率高的特点，但加氢所需压力较高，对生产设备的耐压条件要求较高，且催化剂用量较大，存在安全隐患。中国专利CN108456147A，采用二氧化钛负载的Ni
‑
Co催化剂，虽然具有对氨基苯甲酰胺选择性好、收率高的优点，但采用非贵金属作为催化剂，存在催化活性较低的问题。使用贵金属催化剂，虽然受到成本问题的影响，但对于硝基加氢还是具有较高的催化活性。提高活性金属在载体中的分散度、催化活性以及选择性是首要目的，其次考虑到贵金属催化剂的成本问题，使用的催化剂应有较好的稳定性和较长的使用寿命，从而增加使用次数，降低成本。因此，开发一种高效、安全、稳定的催化对硝基苯甲酰胺加氢的催化剂具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对上述问题提供了一种改性水滑石负载的铂钌催化剂及其制备方法和硝基加氢还原反应中的应用。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用技术方案为：
[0007]一种改性水滑石负载的铂钌催化剂，催化剂(PtRu
‑
XYCe/LDO)为改性水滑石(XYCe/LDO)载体，担载铂钌纳米颗粒；其中X、Y分别可相同或不同选自金属离子，铂纳米颗粒的负载量占载体质量的0.1
‑
3％(优选0.5
‑
2％)，钌纳米颗粒的负载量占载体质量的0.05
‑
1％(优选0.1
‑
0.5％)，水滑石质量占改性水滑石载体质量的95.475％
‑
99.675％，氧化铈的掺杂量占改性水滑石载体质量的0.175％
‑
0.525％，X与Y的摩尔比为(2
‑
5):1，X与Ce离子的摩尔比为(600
‑
900):1。
[0008]所述金属离子为二价金属阳离子或三价金属阳离子；所述二价金属阳离子为Mg
2+
、Zn
2+
、Ni
2+
中的至少一种，所述三价金属阳离子为Fe
3+
和/或A1
3+
。
[0009]一种所述的改性水滑石负载的铂钌催化剂的制备方法，以水滑石(XY/LDH)为基
料，掺杂铈溶液后放入马弗炉内煅烧，制得改性水滑石(XYCe/LDO)载体，而后采用过量浸渍法将铂钌纳米颗粒负载在改性后的水滑石载体上，制备出铂钌负载的改性水滑石催化剂(PtRu
‑
XYCe/LDO)。
[0010]将铈溶液与水滑石(XY/LDH)混合的方式为采用超声喷雾器，将铈溶液喷覆到水滑石上；马弗炉内煅烧，制得改性水滑石(XYCe/LDO)载体；其中，马弗炉煅烧升温速率为8
‑
12℃/min，马弗炉煅烧温度为400
‑
600℃，马弗炉煅烧时间为2
‑
7h。
[0011]将铂钌前驱体溶液加入到所述XYCe/LDO载体中，搅拌均匀，并超声处理，得到浆状混合物，然后将浆状混合物干燥，得到含有铂钌的水滑石前驱体；
[0012]将水滑石前驱体置于管式炉内煅烧，通入氢氮混合气，进行还原反应，制得铂钌负载的改性水滑石催化剂(PtRu
‑
XYCe/LDO)。
[0013]所述铂钌前驱体溶液为铂化合物与钌化合物的混合水溶液，铂与钌的质量比为3
‑
9:1；其中，铂化合物为硝酸铂、氯化铂、氯铂酸中一种或几种，钌化合物为硝酸钌、氯化钌中的一种或几种。
[0014]所述管式炉内煅烧升温速率为5
‑
8℃/min，所述管式炉内煅烧温度为150
‑
300℃，煅烧时间为2
‑
4h。
[0015]一种所述的改性水滑石负载的铂钌催化剂的应用，所述催化剂在对硝基苯甲酰胺加氢反应中的应用。
[0016]一种制备对氨基苯甲酰胺的方法，以对硝基苯甲酰胺为原料，通过权利要求1所述催化剂进行催化加氢反应制备；其中，催化剂的加入量为原料质量的0.5％
‑
1.0％。
[0017]所述催化反应后催化剂经过滤洗涤，即可继续套用至对硝基苯甲酰胺加氢反应中。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019]本专利技术采用在水滑石中掺入铈溶液，煅烧后形成氧化铈，与水滑石结合，得到改性水滑石载体；氧化铈使载体具有丰富的氧空位，其优势是在负载活性金属组分时，为金属纳米粒子提供理想的锚定位点，促使载体与活性金属组分更有效地结合，使载体与活性组分以及双金属活性组分之间产生金属协同效应，提高催化剂反应活性；本专利技术在改性水滑石载体的制备过程中用超声喷雾器将微量的铈溶液均匀喷覆于已制备的水滑石上，微米级液滴的细雾使水滑石更均匀有效地吸附铈溶液，再高温煅烧后形成络合的金属氧化物的方法，优势在于不影响水滑石载体优异的孔道结构，还能使氧化铈在载体上的分布更加均匀，有利于活性金属在载体上的的锚定，提升活性组分的分散度，避免在反应过程中金属颗粒的团聚，提升了催化剂的稳定性，延长了催化剂的使用寿命。此外，本专利技术进一步确定改性水滑石载体制备过程中铈的掺杂量占改性水滑石载体质量的0.35％，马弗炉煅烧温度为500℃，金属铂钌比为5:1时，制备的改性水滑石负载的铂钌催化剂，应用于对硝基苯甲酰胺加氢反应中具有较高的催化活性和选择性，可以连续套用20次，具有较长的使用寿命。
具体实施方式
[0020]下面通过附图和具体实施例详述本专利技术，但不限制本专利技术的保护范围。如无特殊说明，本专利技术所采用的实验方法均为常规方法，所用实验器材、材料、试剂等均可从商业途径获得。
[0021]本专利技术以改性水滑石为载体，负载金属铂、钌，从而制备改性水滑石负载的贵金属催化剂，并将该催化剂应用于对硝基苯甲酰胺加氢反应中。本专利技术采用超声喷雾器将铈的水溶液喷覆到具有高比表面积和丰富孔道结构的水滑石上，而后进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性水滑石负载的铂钌催化剂，其特征在于：催化剂(PtRu
‑
XYCe/LDO)为改性水滑石(XYCe/LDO)载体，担载铂钌纳米颗粒；其中X、Y分别可相同或不同选自金属离子，铂纳米颗粒的负载量占载体质量的0.1
‑
3％，钌纳米颗粒的负载量占载体质量的0.05
‑
1％，水滑石质量占改性水滑石载体质量的95.475％
‑
99.675％，氧化铈的掺杂量占改性水滑石载体质量的0.175％
‑
0.525％，X与Y的摩尔比为(2
‑
5):1，X与Ce离子的摩尔比为(600
‑
900):1。2.按权利要求1所述的改性水滑石负载的铂钌催化剂，其特征在于：所述金属离子为二价金属阳离子或三价金属阳离子；所述二价金属阳离子为Mg
2+
、Zn
2+
、Ni
2+
中的至少一种，所述三价金属阳离子为Fe
3+
和/或A1
3+
。3.一种权利要求1所述的改性水滑石负载的铂钌催化剂的制备方法，其特征在于：以水滑石(XY/LDH)为基料，掺杂铈溶液后放入马弗炉内煅烧，制得改性水滑石(XYCe/LDO)载体，而后采用过量浸渍法将铂钌纳米颗粒负载在改性后的水滑石载体上，制备出铂钌负载的改性水滑石催化剂(PtRu
‑
XYCe/LDO)。4.按权利要求3所述的改性水滑石负载的铂钌催化剂的制备方法，其特征在于：将铈溶液与水滑石(XY/LDH)混合的方式为采用超声喷雾器，将铈溶液喷覆到水滑石上；马弗炉内煅烧，制得改性水滑石(XY...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪璐，鄢冬茂，明卫星，安亭旺，张建军，孙文瑄，魏微，李书龙，
申请(专利权)人：沈阳化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：