钯炭的制备

背景及概述^[1][2]

钯炭催化剂通常用于对苯二甲酸加氢精制、甲苯二异氰酸酯合成和豆油加氢处理等反应过程，其粒度5～8目，在活性炭载体上负载活性组分‑金属钯。钯炭催化剂在使用的过程中，随着活性炭表面的活性组分‑金属钯的不断流失、钯晶粒不断长大、被其他物质覆盖和钯与硫等结合不断形成永久失活的钯化合物等情况的发生，催化剂活性不断降低，钯炭催化剂使用一段时间以后，即使采用如热水浸泡、碱液冲洗和改变操作条件等也不能使催化剂的活性满足使用要求，此时必须进行催化剂更换，从生产装置卸载出来的催化剂也就成为废钯炭催化剂了。

废钯炭催化剂通常以重量百分比计，金属钯含量0.05～0.8％，活性炭含量90～95％，其余为其他杂质(如化合物、表面覆盖物、水分和微量元素等)。废钯炭催化剂中金属钯的回收通常首先通过焚烧处理以降低活性炭等可燃物的含量，然后经过王水氧化进一步去除活性炭并使钯溶解、水合肼还原等后续处理步骤得到纯度99.9％以上的金属钯。

理化性质及结构^[1]

钯炭催化剂催化活性高、选择性好，在石油化工、制药、精细化工和有机合成中占有举足轻重的地位。自从1872年发现钯炭对苯环上的硝基加氢还原反应具有催化作用以来，钯炭催化加氢以其流程简、转化率高、产率高和三废少等优点，引起了国内外极大的关注。

在现今炼油、制药、石油化工等工业催化反应中，有很多的钯催化反应，尤其是氢化反应中的选择加氢，以及氧化反应中选择氧化生产乙醛、醋酸乙烯、甲基丙烯酸甲酯均广泛采用钯催化剂；另外，对石油重整反应，钯也是常选取的催化剂组分之一。但是当前的钯炭催化剂仍然存在诸多缺陷，例如，受产品比表面积、孔结构、表面化学性质等的影响，钯炭催化剂的反应活力不能充分发挥出来。

制备^[2]

方法一：

将活性炭与质量分数为1％的盐酸溶液按质量比1:3混合后搅拌均匀，加热煮沸2h后过滤，水洗两次，在100℃烘箱中干燥，得到经酸处理后的活性炭；将经酸处理后的活性炭与质量分数为3％氢氧化钠溶液按质量比1:5混合后搅拌均匀，加热煮沸1h后过滤，水洗两次，在100℃烘箱中干燥，得到经酸碱处理后的活性炭；将经酸碱处理后的活性炭与质量分数为5％的硝酸溶液按质量比1:6混合后搅拌均匀，加热煮沸3h后过滤，水洗两次，并在100℃烘箱中干燥，得到经氧化处理的活性炭。

首先设置喷雾流化床的温度为45℃，将经氧化处理的活性炭投入到喷雾流化床设备内，45℃的热氮气从喷雾流化床的底部由鼓风机进入喷雾流化床中，由下向上流动，从喷雾流化床顶部的引风机引出，保持活性炭在喷雾流化床内成沸腾状态；称取活性炭质量8％的氯化钯，配置成质量分数为1％的氯化钯水溶，采用喷雾流化床侧部的多点喷枪将氯化钯水溶液连续喷雾分散到活性炭上，氯化钯水溶液喷完后，使氯化钯水溶液和活性炭继续混合1h。

再设置喷雾流化床的温度为55℃，停止通入氮气，从喷雾流化床底部的鼓风机通入55℃的热氢气，热氢气由下向上流动，从喷雾流化床顶部的引风机引出，保持粘附有氯化钯水溶液的活性炭在喷雾流化床内成沸腾状态，持续通入氢气4小时进行还原反应，之后得到钯炭催化剂；最后用纯水将钯炭催化剂冲入离心机内，再加纯水冲洗氯离子，离心干燥后得到含水率为60％的蓬松且呈颗粒状的钯炭催化剂。

方法二：

（1）预处理

将200 g的椰壳活性炭在25℃下，用500 mL的双氧水溶液洗涤2 h；用去离子水洗至中 性，然后在恒温干燥箱中干燥备用；

（2）钯炭催化剂制备

称取氯化钯1.68 g溶解；将得到的深棕色液体倒入含有1.44 g草酸的水溶液中，搅拌 均匀后稳定2~3 h，加入0.5g十二烷基三甲基溴化铵，搅拌均匀；将预处理的活性炭200 g用 含钯溶液浸渍3~3.2 h得到催化剂前体；将催化剂前体在室温下，逐滴加入硼氢化钠水溶 液，室温下浸渍2~3 h；过滤除去液体，用纯水将固体物洗涤至中性，干燥，即得钯炭催化剂。所述的双氧水溶液的质量分数为0，5％，10％，15％，20％，25％。

主要参考资料

[1] 吴宇雄, 周尽花, & 赵鸿斌. (2003). 钯炭催化剂的回收利用. 化工技术与开发, 32(3), 29-30.

[2] 王碧玉, 杜光山, & 吴燕翔. (1997). 钯炭催化剂用于α-蒎烯常压加氢制蒎烷的研究. 化学工程与装备(4), 14-15.

[3] 辛冰, 张静, 任保佑, 李勇智, 郭守杰, & 冯燕. (2011). 载体粒度对钯炭催化剂催化活性的影响. 湿法冶金, 30(1), 27-29.