中空碳纤维限域Pd催化剂及其制备方法与应用
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2023-04-13 14:29:52
本发明公开了一种中空碳纤维限域Pd催化剂,以及该Pd催化剂的制备方法与应用。采用同轴静电纺丝技术制备中空碳纤维限域Pd催化剂,以聚丙烯腈与聚乙烯吡咯烷酮作为同轴静电纺丝的壁材,以高分子分散剂、模板剂与Pd前驱体作为同轴静电纺丝的芯材,得到纳米纺丝膜,再经过煅烧处理,制得中空碳纤维限域Pd催化剂。获得的Pd催化剂具有高活性、高选择性、高稳定性以及操作简单等优点,将该催化剂应用于炔烃催化加氢制备烯烃反应,能有效抑制随反应时间延长而造成的烯烃过度加氢问题。
本发明提供的中空碳纤维限域Pd催化剂,采用同轴静电纺丝技术制备中空碳纤维限域Pd催化剂,以聚丙烯腈与聚乙烯吡咯烷酮作为同轴静电纺丝的壁材,以高分子分散剂、模板剂与Pd前驱体作为同轴静电纺丝的芯材,得到纳米纺丝膜,再经过煅烧处理,制得中空碳纤维限域Pd催化剂;所述高分子分散剂选用蚕丝蛋白、羊毛蛋白、纤维素、聚苯胺、聚苯酚、聚苯硫醚中的至少一种; 所述模板剂选用聚丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)中的至少一种,模板剂在热解过程中被移除形成中空结构。
炔烃半加氢制烯烃是一种重要的选择性加氢反应,在精细化工、石油化工、煤化工和环境工业中具有重要意义,如生产各种药物、维生素、芳烃和农用化学品的重要中间体大都为一些长链烯烃,这些中间体往往要由液相氢化得到。
炔键是有机化合物中最容易被还原的官能团之一,可以被部分还原生成烯烃,得到顺式或者反式烯烃,也可以被彻底还原生成烷烃。因此大多数已知的过渡金属催化剂,难以使产物停留在烯烃,且缺乏立体选择性,无法满足烯烃半加氢催化剂需求,而钯(Pd)是较为有效的催化剂。商用Lindlar催化剂是一种经过喹啉(或无机添加剂,Pb)改性的Pd/BaSO4(或CaCO3)催化剂,通过“毒化”和“去活”使其还原能力变得温和,能够高度选择性地将炔烃还原至顺式双键,几十年来被广泛应用于工业生产。然而有毒的添加剂和Lindlar催化剂在某些加氢反应中的不可控反应性,使其在化学工业的可持续发展道路上成为一个不理想的催化剂。目前虽然已经进行了许多尝试来改进此类催化剂,如添加有机配体胺、硫醇、磷酸盐等,或引入第二金属原子Ga、Zn、Ag、In和Pb等,但由于复杂的制备工艺或使用昂贵的过渡金属,限制了这些催化剂在半加氢反应中的应用。因此开发炔烃加氢反应中具有高活性、高选择性且经济、环保的催化剂,是本领域催化剂发展的重点。
河北科技大学,坐落于河北省石家庄市,学校为教育部第二批卓越工程师教育培,养计划高校,入选国家级大学生创新创业训练计划、全国高校实践育人创新创业基地、全国深化创新创业教育改革示范高校、教育部首批新工科研究与实践项目(卓越工程师教育培养计划2.0),国家国防科技工业局与河北省人民政府共建的省部共建大学。
本发明提供了一种应用于炔烃加氢反应的中空碳纤维限域Pd催化剂,该催化剂利用同轴静电纺丝技术,通过特定壁材与芯材,获得了对于炔烃加氢反应具有可控高转化率与高选择性、且经济环保的Pd催化剂。
本发明利用同轴静电纺丝技术实现对Pd催化剂还原能力地温和化处理,通过控制壁材与芯材的微观结构,实现催化剂将炔烃还原至双键的高度选择性,消除常规对Pd的“毒化”和“去活”处理带来的弊端,得到的中空碳纤维限域Pd催化剂,在催化炔烃加氢反应应用中,表现出优异的催化活性和选择性,使炔烃在温和反应条件下便能够高度转化为烯烃,促进化工合成与制药领域的绿色发展。
技术转让,许可,合作所需资金需双方协商,此项技术想尽快落地保定,希望具备此项技术研发的技术方,能够尽快承接此项目。