一種銅系催化劑及其應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于催化劑領域，具體涉及一種銅系催化劑及其應用。
【背景技術】
[0002]乙烯、丙烯等低碳烯烴是石油化工產(chǎn)業(yè)中最基本的原料。以乙烯為例，約有75%的石油化工產(chǎn)品由乙烯生產(chǎn)，它主要用來生產(chǎn)聚乙烯、聚氯乙烯、環(huán)氧乙烷/乙二醇、二氯乙烷、苯乙烯、聚苯乙烯、乙醇、醋酸乙烯等多種重要的有機化工產(chǎn)品，實際上，乙烯產(chǎn)量已成為衡量一個國家石油化工工業(yè)發(fā)展水平的標志。
[0003]統(tǒng)計顯示，從1990年到2003年，我國乙烯當量消費量年均增長12%，此后的增長速度更加驚人，2003年我國乙烯當量消費量為1350萬噸，2005年這一數(shù)字便達到1876萬噸，兩年間徒增了近40%，中國乙烯市場已成為全球增長速度最快、增長持續(xù)時間最長的國家。
[0004]在制取乙烯、丙烯及其它功能烯烴的工藝中，催化劑的效果對于產(chǎn)品的產(chǎn)率與合格率有著重大的影響。銅系催化劑是工業(yè)生產(chǎn)中一種常用的催化劑，但因其較為活潑，還原能力較強，因此反應條件較為苛刻。提高銅系催化劑在工業(yè)生產(chǎn)中的催化效率，是目前的一大研究熱點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種銅系催化劑，以解決現(xiàn)有技術存在的催化效率不高，催化條件苛刻等問題。
[0006]本發(fā)明最后要解決的技術問題是提供上述銅系催化劑的應用。
[0007]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案如下:
[0008]—種銅系催化劑的制備方法，它包括如下步驟:
[0009](1)將偏硅酸鈉溶于有機溶劑中，在氮氣保護的條件下向有機溶劑中通入氯化氫氣體，30?60°C下反應3?6h ；
[0010](2)保持氮氣保護條件，向步驟(1)所得的混合體系中加入銅源，40?45°C下反應1?3h;
[0011](3)向步驟(2)中所得的混合體系中加入沉淀劑，充分混合，溶膠完全后取凝膠；
[0012](4)將步驟(3)中所得的凝膠洗滌、干燥、培燒后，得到銅系催化劑。
[0013]其中，所述的偏娃酸鈉為無水偏娃酸鈉。
[0014]其中，上述制備方法中，步驟(1)?(3)中，所用試劑均經(jīng)無水化處理。
[0015]其中，上述制備方法中，步驟(1)和(2)中，反應均置于搖床上進行。
[0016]步驟(1)中，所述的有機溶劑為吡啶或二甲亞砜。
[0017]步驟(1)中，偏硅酸鈉和有機溶劑的重量比為1: 50?200。
[0018]步驟(1)中，偏硅酸鈉和氯化氫的摩爾比為1:1.5?3.5。
[0019]步驟(2)中，所述的銅源為氯化銅或磷酸銅。
[0020]步驟(2)中，偏硅酸鈉和銅源中銅的摩爾比為50?75: 1。
[0021]步驟(3)中，所述的沉淀劑為聚丙烯酰胺或硫酸鐵;其中，沉淀劑與偏硅酸鈉的質量比為1:600?750。
[0022 ]步驟(4)中，洗滌的方法為用去離子水沖洗2?3次，干燥的方法為使用亞硫酸鈉干燥，培燒的方法為600?700°C下焙燒1?1.5h。
[0023]上述制備方法制備得到的銅系催化劑也在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[0024]上述銅系催化劑在催化劑領域的應用也在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[0025]有益效果:與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)勢:
[0026]本發(fā)明中的銅系催化劑，將起催化作用的銅分散固定于硅膠載體上，擴大了其與反應底料的接觸面積。與現(xiàn)有技術相比，該銅系催化劑的催化效率更高，所需的催化條件更溫和，有利于工業(yè)生產(chǎn)。同時，本發(fā)明方法在純有機相條件下完成，經(jīng)對比，較一般的含水條件，所得銅系催化劑催化效率更高。
【具體實施方式】
[0027]根據(jù)下述實施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領域的技術人員容易理解，實施例所描述的內(nèi)容僅用于說明本發(fā)明，而不應當也不會限制權利要求書中所詳細描述的本發(fā)明。
[0028]實施例1催化劑的制備
[0029]制備方法:
[0030](1)將無水偏硅酸鈉溶于二甲亞砜中，在氮氣保護的條件下向二甲亞砜中通入氯化氫氣體，于搖床上45°C下反應4h;
[0031](2)保持氮氣保護條件，向步驟(1)所得的混合體系中加入氯化銅，于搖床上40°C下反應lh;
[0032](3)向步驟(2)中所得的混合體系中加入聚丙烯酰胺，充分混合，溶膠完全后取凝膠；
[0033](4)將步驟(3)中所得的凝膠用去離子水沖洗2?3次后，用亞硫酸鈉干燥，最后在700°C下焙燒lh后，得到銅系催化劑。
[0034]步驟(1)?(3)中，所用試劑均經(jīng)無水化處理。
[0035]步驟(1)中，無水偏娃酸鈉和有機溶劑的重量比為1: 100。
[0036]步驟(1)中，無水偏娃酸鈉和氯化氫的摩爾比為1:3。
[0037]步驟(2)中，無水偏娃酸鈉和氯化銅中銅的摩爾比為60:1。
[0038]步驟(3)中，聚丙烯酰胺與無水偏硅酸鈉的質量比為1:700。
[0039]對比例1
[0040]制備方法同實施例1，所不同的是，所用的偏硅酸鈉為五水偏硅酸鈉。
[0041 ] 對比例2
[0042]制備方法同實施例1，所不同的是，將二甲亞砜替換為水。
[0043]實施例2
[0044]將實施例1、對比例1和對比例2中制備得到的銅系催化劑用于催化乙醇和氧氣的反應。根據(jù)反應速率的折算，設實施例1中銅系催化劑的催化效率為1，對比例1中的催化效率為0.8，對比例2中的催化效率為0.6。
【主權項】
1.一種銅系催化劑，其特征在于，它有如下方法制備得到: (1)將偏硅酸鈉溶于有機溶劑中，在氮氣保護的條件下向有機溶劑中通入氯化氫氣體，30?60°C下反應3?6h; (2)保持氮氣保護條件，向步驟(1)所得的混合體系中加入銅源，40?45°C下反應1?3h； (3)向步驟(2)中所得的混合體系中加入沉淀劑，充分混合，溶膠完全后取凝膠； (4)將步驟(3)中所得的凝膠洗滌、干燥、培燒后，得到銅系催化劑。2.根據(jù)權利要求1所述的銅系催化劑，其特征在于，步驟(1)中，所述的有機溶劑為吡啶或二甲亞砜。3.根據(jù)權利要求1所述的銅系催化劑，其特征在于，步驟(1)中，偏硅酸鈉和有機溶劑的重量比為1:50?200。4.根據(jù)權利要求1所述的銅系催化劑，其特征在于，步驟(1)中，偏硅酸鈉和氯化氫的摩爾比為1:1.5?3.5。5.根據(jù)權利要求1所述的銅系催化劑，其特征在于，步驟(2)中，所述的銅源為氯化銅或磷酸銅。6.根據(jù)權利要求1所述的銅系催化劑，其特征在于，步驟(2)中，偏硅酸鈉和銅源中銅的摩爾比為50?75:1。7.根據(jù)權利要求1所述的銅系催化劑，其特征在于，步驟(3)中，所述的沉淀劑為聚丙烯酰胺或硫酸鐵;其中，沉淀劑與偏硅酸鈉的質量比為1:600?750。8.根據(jù)權利要求1所述的銅系催化劑，其特征在于，步驟(4)中，洗滌的方法為用去離子水沖洗2?3次，干燥的方法為使用亞硫酸鈉干燥，培燒的方法為600?700°C下焙燒1?1.5ho9.權利要求1所述的銅系催化劑在催化劑領域的應用。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種銅系催化劑，它是由偏硅酸鈉和銅源在有機相環(huán)境下反應得到。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明中的銅系催化劑，將起催化作用的銅分散固定于硅膠載體上，擴大了其與反應底料的接觸面積。與現(xiàn)有技術相比，該銅系催化劑的催化效率更高，所需的催化條件更溫和，有利于工業(yè)生產(chǎn)。同時，本發(fā)明方法在純有機相條件下完成，經(jīng)對比，較一般的含水條件，所得銅系催化劑催化效率更高。
【IPC分類】B01J23/72
【公開號】CN105457634
【申請?zhí)枴緾N201510777940
【發(fā)明人】賈東新, 焦德華, 何玲麗
【申請人】無錫普愛德環(huán)?？萍加邢薰?br>【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年11月13日