获得过氧化氢的方法和用于该方法的催化剂载体技术

本发明专利技术提供了一种催化剂载体，该催化剂载体包含用至少一种酸基团和至少一种卤素原子官能化的材料；和一种负载的催化剂，该负载的催化剂包括(i)一种催化剂和(ii)包括这种经官能化的材料的催化剂载体；以及它们在过氧化氢的生产中的用途。本发明专利技术还涉及一种用于生产过氧化氢的方法，包括：在一个反应器中，使氢和氧在包括这种经官能化的材料的负载的催化剂的存在下，任选添加一种惰性气体，进行反应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供了一种催化剂载体，该催化剂载体包含用至少一种酸基团和至少一种卤素原子官能化的材料；和一种负载的催化剂，该负载的催化剂包括(i)一种催化剂和(ii)包括这种经官能化的材料的催化剂载体；以及它们在过氧化氢的生产中的用途。本专利技术还涉及一种用于生产过氧化氢的方法，包括：在一个反应器中，使氢和氧在包括这种经官能化的材料的负载的催化剂的存在下，任选添加一种惰性气体，进行反应。【专利说明】获得过氧化氢的方法和用于该方法的催化剂载体本申请要求于2011年7月15日提交的欧洲专利申请号11174178.1的优先权，出于所有的目的将该申请的全部内容通过引用结合在此。
本专利技术涉及一种在溶剂和催化剂的存在下通过氢和氧的直接反应来获得过氧化氢的方法。这种催化剂包括一种选自周期表第7至11族的一种元素的化合物或它们的至少一种的组合，这种化合物被负载在一种同时用酸基团和卤素原子进行官能化了的材料上。现有技术过氧化氢是一种非常重要的商业产品，被广泛用作纺织工业或造纸工业中的漂白齐U，化学工业中以及过氧化物化合物生产反应(过硼酸钠、过碳酸钠、金属过氧化物类、或过羧酸类)、氧化反应(氧化胺制造)、环氧化反应、和羟基化反应(增塑剂和稳定剂制造)中的一种消毒剂和一种基本产品。将其用于在半导体工业中进行表面清洁，用于铜、黄铜、和其他铜合金表面的化学抛光，用于电子电路雕刻等。目前最多使用的用于生产过氧化氢的工业方法是烷基蒽氢醌的自氧化法。这种由许多还原、氧化、萃取、纯化、和浓缩步骤组成的方法是非常复杂的，因此导致相当高的投资和可变成本。一种非常有吸引力的对这种方法的替代方案是直接通过使氢和氧在来自钼族的金属催化剂的存在下，使用爆炸浓度的氢(美国专利号4，681，751,4, 772，458,4, 832，938、和5，338，531)或在爆炸极限以外的氢(国际专利申请号WO 99/41190、WO 2001/05498、和WO 2001/05501，美国专利申请号6，168，775)进行反应来生产过氧化氢。然而，在这些方法中，为了获得高浓度的过氧化氢在反应介质中要求高浓度的H+和离子。这些离子是从强酸(如硫酸、磷酸、盐酸、或硝酸)以及无机溴化物获得的。但是使用具有高酸浓度的溶液进行工作要求使用特殊设备来抵抗腐蚀。除以上之外，酸溶液和卤化离子的存在有利于这些活性金属(钼族)的溶解，这首先导致催化剂失活，并且由于溶解的金属的浓度非常低，它们的回收变得难以实施。为了避免这些缺点，已经提出了在反应介质中不存在卤化物离子和/或酸的多种替代方法。例如，在欧洲专利号EP 492 064中，提出了一种基于负载在用卤素官能化的树脂上的钯的催化剂的用途，反应介质是水和一种过氧化氢稳定剂，但是实现的H2O2浓度仅为大约按重量计0.58%。另一个替代方案(欧洲专利号EP 504 741)是使用负载在一种过酸型无机固体(如氧化钥、氧化锆、或氧化钨)上的钯催化剂，然而，实现的过氧化氢浓度不超过按重量计1%。WO 01/05501 Al披露了一种适合用于直接生产过氧化氢的负载的金属催化剂。使这种催化剂经受用一种含有溴和溴化物离子的酸性水溶液的处理。然而，这种处理不会引起使用酸基团和卤素原子对载体的官能化。而只是用酸、溴、和溴化物浸溃这种载体，这样使得可以在过氧化氢合成过程中将这些分子和原子滤出。此外，根据WO 01/05501 Al的实例8，过氧化氢的制备仍要求将相当大的量的酸和溴化物添加到这种水溶液中。因此，如此生产的过氧化氢要求一种纯化后处理，以通过膜分离或离子交换除去这些离子。欧洲专利号EP 978 316,EP I 344 747、和EP 2 000 205提出了钯催化剂在用磺酸基团官能化的固体上的用途，但是仍要求游离齒化物促进剂，主要是HBr。因此，由于这些游离卤化物促进剂的存在，必须使用特殊设备以抵抗腐蚀并且再次需要一种纯化后处理。专利技术详述本专利技术的目的是提供不存在以上缺点的并且使能够有效获得过氧化氢的、一种用于从氢和氧来生产过氧化氢的方法。本专利技术的另一个目的是提供一种催化剂载体、和一种适合于用于生产过氧化氢的直接法的负载的催化剂。因此，本专利技术涉及一种催化剂载体，这种催化剂载体包含同时用至少一种酸基团和至少一种卤素原子官能化的材料。尤其，本专利技术涉及一种用于直接合成过氧化氢的催化剂载体，以及一种包括催化剂和根据本专利技术的这种催化剂载体的负载的催化剂。本专利技术还针对一种用于生产过氧化氢的方法，该方法包括:在一个反应器中，使氢和氧在根据本专利技术的这种负载的催化剂的存在下，任选添加惰性气体，进行反应。在本专利技术的方法中，在一个反应器中使氢和氧(作为纯化的氧或空气)在液体溶剂的存在下于催化剂上连续反应以生成一种过氧化氢液体溶液。这种催化剂包括一种选自周期表第7至11族的一种元素的化合物或它们的至少一种的组合，这种化合物被负载在一种同时用酸基团和卤素原子官能化的材料上。过氧化氢的形成通过在一种溶剂内在一种催化剂的存在下以及任选地添加一种惰性气体，在氢与氧之间的直接反应来实施。氮、二氧化碳、氦、氩、等可以作为惰性气体使用。工作压力通常在大气压之上，并且优选在I和30MPa之间。在氢和氧之间的摩尔比范围从1/1至1/100。在与反应介质接触的气相中的氢浓度应当优选是低于4.16%摩尔，以保持在氢氧混合物的爆炸极限之外进行操作。氧与氢的反应是在范围从-10°C至100°C、优选从10°C至75°C的温度下进行的。这种液体介质可以是水，或者它可以是一种合适的有机溶剂，如醇类或其混合物。合适的有机溶剂可以包括多种醇、芳香族化合物、和酯，或在反应条件下是惰性的任何其他有机化合物。溶剂优选地是水溶性醇如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、叔丁醇、异丁醇、以及它们的混合物。这种催化剂包括一种选自周期表第7至11族的一种元素的化合物或它们的至少一种的组合，这种化合物被负载在一种同时用酸基团和卤素原子官能化的材料上。这种元素选自下组，该组由以下各项组成:钯、钼、银、金、铑、铱、钌、锇、及其混合物。最优选的金属是钯，任选与所举例的其他元素组合，即钯合金。被负载的金属的量可以在宽范围内变化，但是相对于载体重量优选包括在按重量计0.001%和10%之间，更优选在按重量计0.1%和5%之间。可以使用任何已知的负载的金属催化剂的制备技术，例如浸溃、吸附、离子交换等，来进行向载体添加这种金属。对于浸溃，有可能使用除这种金属之外的在所使用的溶剂中是可溶的有待浸溃的任何种类的无机或有机盐或金属。合适的盐是，例如，乙酸盐、硝酸盐、卤化物、草酸盐、等。本专利技术的基本实质之一存在于使用包括用至少一种酸基团和至少一种卤素原子官能化的材料的一种催化剂载体，连同一种催化剂，来实现本专利技术的目的。确实已经发现了通过使用根据本专利技术的这种催化剂载体连同催化剂有效地获得了过氧化氢。表述“催化剂载体”旨在是指将催化剂固定到其上的材料，通常是一种具有高表面积的固体，并且这种催化剂载体可以是惰性的或可能参与到催化反应中。表述“负载的催化齐?”旨在是指负载在催化剂载体上的催化剂。表述“用...官能化的”旨在是指一种在这种材料与至少一种酸基团和至少一种卤素原子之间的共价键。由于酸基团和卤素原子共价键合到催化剂载体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种催化剂载体，包含用至少一种酸基团和至少一种卤素原子官能化的材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·布兰可布里瓦，J·M·坎波斯马丁，J·L·加西亚费罗，M·蒙铁尔阿尔盖兹，R·加拉法，F·詹森丝，
申请(专利权)人：索尔维公司，
类型：发明
国别省市：比利时;BE