鈀碳催化劑論文正文.doc

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1、青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）前言鈀(Pd)基催化劑是一種用途非常廣泛、性能良好的通用型催化劑。負(fù)載型Pd催化劑可用于碳?xì)漕惢衔镛D(zhuǎn)化，如催化加氫和催化裂解。鈀(Pd)基催化劑具有高催化活性和選擇性。在用作加氫催化劑時主要以細(xì)顆粒形式使用，廣泛應(yīng)用于羰基加氫、烯烴加氫、硝基和亞硝基加氫等領(lǐng)域。在石油精餾中的催化重整，烷烴、芳香烴的異構(gòu)化反應(yīng)、烯烴生產(chǎn)中的加氫反應(yīng)被用為一種高性能催化劑。其中氯化鈀催化的交叉偶聯(lián)反應(yīng)主要包括鹵代芳烴與有機(jī)硼(Suzuki反應(yīng))、錫(Stille反應(yīng))、硅(Hiyama反應(yīng))、鋅(Negis

2、hi反應(yīng))或鎂(Kumada反應(yīng))等反應(yīng)。在交叉偶聯(lián)中，除了鹵代芳烴，含雜原子的鹵代化合物也是很好的反應(yīng)底物。利用交叉偶聯(lián)反應(yīng)，許多藥物中間體以及一些天然產(chǎn)物可以較輕易地被合成，為合成化學(xué)開辟了一條簡捷、高效的途徑。鈀(Pd)基催化劑是一種高性能催化劑，目前改良這類催化劑的性能以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化具有重要的意義。70年前Langmuiu為CO鈀的氧化確立了科學(xué)基礎(chǔ)；70年代以后，人們越來越多的利用鈀等貴金屬催化劑作為汽車尾氣凈化轉(zhuǎn)化器。在Pd/C催化劑的開發(fā)與改進(jìn)中，比較成功的有美國Amoco公司、StandardOilComp

3、any(標(biāo)準(zhǔn)石油公司)、EngelhardCoporation(恩格哈德公司)和意大利ChimetCorporation公司等?？稍赑d中加入一定量價格較便宜的Ni、Ru、Os和Ir等。這些金屬的加入不單純是兩種金屬的相加作用，而且具有協(xié)同增強(qiáng)效應(yīng)，這使催化劑穩(wěn)定性有較大提高，催化劑成本明顯下降。國內(nèi)PTA加氫精制催化劑的開發(fā)始于20世紀(jì)80年代中期，主要單位有中國石化上海石化科技開發(fā)公司、西北有色金屬研究院和南化集團(tuán)研究院等。只有中國石化上海石化科技開發(fā)公司生產(chǎn)的催化劑進(jìn)行了工業(yè)應(yīng)用，并且已進(jìn)入工業(yè)化階段。1983年上

4、海石化科技開發(fā)公司對鈀炭催化劑進(jìn)行了開發(fā)研究；1996年在北京燕化聚酯廠年產(chǎn)3.6萬/tPTA裝置上用CTP2I型鈀炭催化劑進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)；1997年應(yīng)用獲得成功，催化劑運(yùn)行8個月，處理能力達(dá)1.42萬噸/年；1998年通過中石化集團(tuán)公司技術(shù)成果鑒定，確認(rèn)該催化劑達(dá)到90年代國際先進(jìn)水平；同年進(jìn)行新一代CTP2型鈀炭催化劑的開發(fā)；2001年7月在上海石化PTA裝置上進(jìn)行了工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)。近年來，貴金屬催化劑的納米分散技術(shù)在國外取得了較快發(fā)展。之前，大批的貴金屬不能得到充分利用，有了納米水分散技術(shù)，可以節(jié)省大量的貴金屬。由

5、于貴金屬的價格昂貴，資源有限，因此這項(xiàng)研究前景廣闊。我國使49青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）用的鈀催化劑的含量大都在5％～10％，而國外都在l％～2％。目前，國內(nèi)已用超高分散技術(shù)制備了Pd/C催化劑，在低鈀含量下，這一技術(shù)成果具有重大的理論和實(shí)際意義。因此，目前的重要工作是使制備條件更加穩(wěn)定，盡早投入工業(yè)使用。49青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章文獻(xiàn)綜述1.1鈀炭催化劑簡介對于Pd/C催化劑而言，最初認(rèn)為活性組分鈀分布在載體的表面，分布在載體內(nèi)部的鈀離子無作用。但后來發(fā)現(xiàn)，活性組分鈀離子在載體內(nèi)部分布具有一定的厚

6、度，更有助于提高催化劑的活性及壽命。該催化劑的活性組分鈀離子在多孔載體中的滲透深度在距離載體表面70～150μm的表層內(nèi)。隨后，推出改進(jìn)型催化劑：金屬鈀分布在催化劑表面上，大約在距離載體表面0～500μm。Hobes等提到，金屬晶體主要分布在載體的表面至深度至少為5μm以少，所以深度優(yōu)選為10～20μm；阿納托利·烏拉蒂米若維奇·若曼尼恩科提到，催化劑活性組分分布在距離載體外表面等于其半徑1%～30%的層中；MalEntacchim提到，質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于50%的鈀離子位于達(dá)50μm深度的表層內(nèi)，其余的鈀離子位于50～400μ

7、m深的內(nèi)層中。貴金屬活性組分分布在距離載體外表面10～100μm處的表層。暢延青等提出，其中至少45%的鈀分布在載體的表面至深度為20μm的表層，其余的鈀分布在深度為20～200μm的內(nèi)層內(nèi)，且在載體的表面至深度為0～12μm的表層。由于催化劑制備工藝的限制，較低的鈀含量不能滿足催化劑性能的要求。隨著催化劑制備工藝的提高，鈀的分散度越來越大。因此，催化劑的鈀含量也有一定程度的降低。催化劑鈀質(zhì)量分?jǐn)?shù)最好為0.3%左右，較高的催化劑鈀含量對催化劑的有效性沒有多大幫助。鈀含量過高，幾乎確是有害的。ImreP等建議催化劑中鈀晶粒

8、度不應(yīng)大于3.5nm。當(dāng)鈀晶粒度大于3.5nm時，導(dǎo)致Pd的表面積降低，降低了Pd/C催化劑對4-CBA的加氫活性。1.2負(fù)載型鈀催化劑的分類根據(jù)鈀催化劑中載體的不同和催化活性組分的不同將含鈀催化劑分為以下三類：單金屬鈀催化劑、雙(多)金屬鈀催化劑和含有鈀的化合物催化劑。不同催化劑的用途不同。見表1-1。1.2.1加