封装型催化剂及其制备方法、应用和丁腈橡胶选择性加氢方法与流程

本发明涉及催化剂制备领域，具体涉及一种封装型催化剂及其制备方法、应用和丁腈橡胶选择性加氢方法。

背景技术：

1、氢化丁腈橡胶(hnbr)是通过将丁腈橡胶(nbr)分子链中的丁二烯单元进行选择性氢化制得。hnbr不仅具有nbr的耐油、耐磨等性能，而且具有更为优异的耐氧化、耐化学品腐蚀等性能，是一种重要的特种橡胶。

2、目前，商业化的hnbr的制备主要采用溶液加氢法，其技术核心是加氢催化剂。目前所用催化剂具有价格昂贵、合成难度大、易失活等缺陷，严重阻碍了hnbr的工业化进程。最常用的nbr加氢均相催化剂主要有铑系和钌系催化剂，这些催化剂加氢活性高，但是对空气敏感易失活、价格昂贵、不易回收。常用的非均相催化剂是将ru、rh、pd等纳米金属粒子负载于活性炭、sio2和一些多孔介孔材料等载体上。非均相催化剂具有易分离、回收的特点，但目前仍存在一些亟待解决的问题，主要有：(1)催化剂活性低：由于较大的聚合物链空间位阻，加氢过程存在严重的传质阻力；(2)催化剂易失活：由于hnbr中腈基在活性位上的强吸附使反应后无法全部脱附，致使反应过程中催化剂的活性位无法恢复。因而，亟需开发合成一种绿色，廉价，简单，高效，高稳定性的催化剂。

技术实现思路

1、为了克服现有技术存在的催化剂易失活和催化剂活性有待进一步提高的问题，本发明提供一种封装型催化剂及其制备方法、应用和丁腈橡胶选择性加氢方法。本发明所述封装型催化剂性质稳定，应用于丁腈橡胶选择性加氢制备氢化丁腈橡胶反应中，具有出优异的催化活性，可实现高反应物转化率和高产物选择性。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供一种封装型催化剂，所述催化剂含有二氧化硅载体、廉价金属元素、贵金属元素以及包裹二氧化硅载体、廉价金属元素和贵金属元素的碳包覆层；

3、其中，以所述催化剂的总重量为基准，二氧化硅载体的含量为75-90重量％，廉价金属元素的含量为5-15重量％，贵金属元素的含量为0.5-5重量％，碳的含量为3-10重量％。

4、本发明第二方面提供一种封装型催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

5、(1)向二氧化硅引入廉价金属前驱体，得到固体产物；

6、(2)将步骤(1)得到的固体产物与碳源进行混合，然后在保护性气体气氛下进行焙烧，得到具有碳层包覆结构的焙烧产物；

7、(3)将步骤(2)得到的焙烧产物与贵金属前驱体进行反应，得到封装型催化剂。

8、本发明第三方面提供一种第一方面所述封装型催化剂或者第二方面所述制备方法制得的封装型催化剂在丁腈橡胶选择性加氢反应中的应用。

9、本发明第四方面提供一种丁腈橡胶选择性加氢方法，该方法包括：在溶剂的存在下，将丁腈橡胶、氢气与封装型双金属催化剂接触反应，所述封装型催化剂为第一方面所述的封装型催化剂或者第二方面所述制备方法制得的封装型催化剂。

10、本发明的有益效果包括：

11、(1)本发明的封装型催化剂可阻隔氢化丁腈橡胶中腈基与活性位点的直接接触，同时抑制催化剂中活性组分的流失，从而提高催化剂的活性。

12、(2)使用本发明的封装型催化剂催化丁腈橡胶加氢制备氢化丁腈橡胶时，氢化丁腈橡胶的选择性大于99％。

13、(3)本发明提供的封装型催化剂性质稳定，而且能够多次再生重复使用，最多可使用5次，大大提高了循环稳定性和使用寿命。

14、(4)本发明封装型催化剂的制备方法具有操作简单、绿色和经济的优势。

技术特征：

1.一种封装型催化剂，其特征在于，所述催化剂含有二氧化硅载体、廉价金属元素、贵金属元素以及包裹二氧化硅载体、廉价金属元素和贵金属元素的碳包覆层；

2.根据权利要求1所述的催化剂，其中，

3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其中，所述廉价金属元素和贵金属元素存在于二氧化硅载体和碳包覆层之间，所述催化剂呈三明治型包覆结构；

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的催化剂，其中，

5.一种封装型催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的方法，其中，

7.根据权利要求5所述的方法，其中，

8.根据权利要求5-7中任意一项所述的方法，其中，

9.一种权利要求1-4中任意一项所述封装型催化剂或者权利要求5-8中任意一项所述制备方法制得的封装型催化剂在丁腈橡胶选择性加氢反应中的应用。

10.一种丁腈橡胶选择性加氢方法，其特征在于，该方法包括：在溶剂的存在下，将丁腈橡胶、氢气与封装型双金属催化剂接触反应，所述封装型双金属催化剂为权利要求1-4中任意一项所述的封装型催化剂或者权利要求5-8中任意一项所述制备方法制得的封装型催化剂；

技术总结
本发明涉及催化剂制备领域，公开了一种封装型催化剂及其制备方法、应用和丁腈橡胶选择性加氢方法。一种封装型催化剂，所述催化剂含有二氧化硅载体、廉价金属元素、贵金属元素以及包裹二氧化硅载体、廉价金属元素和贵金属元素的碳包覆层；其中，以所述催化剂的总重量为基准，二氧化硅载体的含量为75‑90重量％，廉价金属元素的含量为5‑15重量％，贵金属元素的含量为0.5‑5重量％，碳的含量为3‑10重量％。本发明所述封装型催化剂性质稳定，应用于丁腈橡胶选择性加氢制备氢化丁腈橡胶反应中，具有出优异的催化活性，可实现高反应物转化率和高产物选择性。

技术研发人员：魏中哲,陈平,刘家辉
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/20