一种用于催化乙炔氢氯化反应的金催化剂及其制备方法和应用

本发明属于催化剂制备，具体涉及一种用于催化乙炔氢氯化反应的金催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、聚氯乙烯（pvc）是由氯乙烯（vcm）聚合生成的高分子材料，其在工业、建筑、农业、日用生活等领域广泛应用。pvc根据vcm的获得方法来区分，可分为乙炔法pvc和乙烯法pvc，目前主要采用的是以煤为源头的电石乙炔法工艺。但是，现在电石乙炔法中仍采用碳载氯化汞（hgcl2）作为工业催化剂来催化乙炔氢氯化反应，汞在反应温度下极易挥发且有剧毒，其产生毒性的浓度仅为0.01-0.1 mg/l，并且易迁移且具有持久滞留性，对人体健康和生态环境造成了严重的危害和污染。因此，需要研发一种高效无汞催化剂来解决汞催化剂造成的污染问题。

2、在乙炔氢氯化反应催化剂的研究中，以高价金（au3+）为活性中心的催化剂因为初始活性较高且反应过程中活性组分不易流失，在替代hg基催化剂方面展现出了很好的潜力。但是，由于三价金较高的氧化还原电位以及反应气乙炔有很强的还原性，导致了金基催化剂在反应过程中金属活性中心极易被还原至0价。而对于乙炔氢氯化反应，0价的活性非常低，因此，如何稳定金在高价态是解决金基催化剂工业壁垒最有效的方法之一。目前，为了稳定三价金的价态研究人员通过改性载体、添加配体等方法来抑制金基催化剂的失活并改善其活性和稳定性。无论是载体改性还是添加配体，经常会导致催化剂的比表面积下降，无法充分的将活性中心暴露。除此之外，改性载体通常需要高温或复杂的修饰过程，导致放大过程中催化剂的活性差异较大；而添加配体改性又存在配体价格昂贵，需要考虑催化剂制备过程中的经济性。因此，在保证催化剂寿命和活性的前提下，寻求一种在提高催化剂比表面积的同时，能够降低催化剂的制备成本且简单易放大的金基催化剂制备方法尤为重要。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种用于催化乙炔氢氯化反应的金催化剂及其制备方法和应用；本发明仅通过调节金前驱体和活性炭混合体系的ph值来获得所述金催化剂，所述的催化剂能够保持较高比表面积的同时金能够处于稳定的高价态。同时，相较于传统的催化剂制备方法，该制备方法成本低廉并且易于放大，在催化乙炔氢氯化反应中具有很好的应用。

2、为了实现上述技术目的，本发明采用以下技术手段：

3、本发明首先提供了一种用于催化乙炔氢氯化反应的金催化剂的制备方法，具体包括如下步骤：

4、分别将酸或碱溶于溶剂水中，得到不同ph值的溶液；向不同ph值的溶液中加入金前驱体和活性炭，搅拌混合均匀，然后密封并在一定温度下进行搅拌反应，反应结束后敞口蒸发溶剂，干燥，得到所述金催化剂。

5、优选地，所述酸包括盐酸、硫酸、硝酸、高氯酸或冰醋酸中的任一种；

6、所述碱包括氢氧化钾、氢氧化钠或碳酸钠中的任一种。

7、所述金前驱体包括四水合氯金酸、二甲基(乙酰丙酮)金、氯金酸钠中任一种。

8、优选地，所述不同ph值的溶液的ph值为0≤ph值＜7或7＜ph值≤14。

9、优选地，所述金催化剂中金元素的质量分数为0.1~3%。

10、优选地，所述金催化剂中金元素的质量分数为0.1~1%。

11、优选地，所述搅拌反应的条件为在40~120 ℃下搅拌48h。

12、优选地，所述搅拌反应的条件为在40~120 ℃。

13、本发明还提供了上述制备方法制备的用于催化乙炔氢氯化反应的金催化剂，所述金催化剂能够稳定的形成高价的金物种，且具有较高的比较面积。

14、本发明还提供了上述金催化剂在催化乙炔氢氯化反应中的应用。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

16、本发明通过调节制备过程中体系的ph，金活性中心更容易形成高价金配合物，使催化剂活性中心金一直处于较高的价态。并且，相比普通制备方法的ph值为7，本发明通过调节溶液的ph值，使得得到的金催化剂具有更高的比表面积，进而能够在乙炔氢氯化反应中实现了较高的催化活性和稳定性。

技术特征：

1.一种用于催化乙炔氢氯化反应的金催化剂的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于催化乙炔氢氯化反应的金催化剂的制备方法，其特征在于，所述酸包括盐酸、硫酸、硝酸、高氯酸或冰醋酸中的任一种；

3.根据权利要求1所述的用于催化乙炔氢氯化反应的金催化剂的制备方法，其特征在于，金前驱体包括四水合氯金酸、二甲基(乙酰丙酮)金、氯金酸钠中任一种。

4.根据权利要求1所述的用于催化乙炔氢氯化反应的金催化剂的制备方法，其特征在于，所述不同ph值的溶液的ph值为0≤ph值＜7或7＜ph值≤14。

5.根据权利要求1所述的用于催化乙炔氢氯化反应的金催化剂的制备方法，其特征在于，所述金催化剂中金元素的质量分数为0.1~3%。

6.根据权利要求5所述的用于催化乙炔氢氯化反应的金催化剂的制备方法，其特征在于，所述金催化剂中金元素的质量分数为0.1~1%。

7.根据权利要求1所述的用于催化乙炔氢氯化反应的金催化剂的制备方法，其特征在于，所述搅拌反应的条件为在40~120 ℃下搅拌48h。

8.根据权利要求1所述的用于催化乙炔氢氯化反应的金催化剂的制备方法，其特征在于，所述搅拌反应的条件为在40~120 ℃。

9.权利要求1~8任一项所述方法制备的用于催化乙炔氢氯化反应的金催化剂。

10.权利要求9所述的金催化剂在催化乙炔氢氯化反应中的应用。

技术总结
本发明提供了一种用于催化乙炔氢氯化反应的金催化剂及其制备方法和应用，属于催化剂制备技术领域；本发明仅通过调节金前驱体和活性炭混合体系的pH值来获得所述金催化剂，所述的催化剂能够保持较高比表面积的同时金能够处于稳定的高价态。同时，相较于传统的催化剂制备方法，该制备方法成本低廉并且易于放大，在催化乙炔氢氯化反应中具有很好的应用。

技术研发人员：张海洋,李建,徐永胜,姚丽莎,董延召,谢东阳,张金利,代斌
受保护的技术使用者：石河子大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4