蛋壳型Pd/TiO2催化剂制备方法的研究文献综述

 2021-10-14 20:43:18

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文 献 综 述

对苯二甲酸(TA)是世界上产能最大的二元羧酸,对苯二甲酸(PTA)是生产聚酯纤维(涤纶),聚酯薄膜和聚酯瓶的主要原料,与工业生产及人民的生活息息相关。目前,世界上有超过90%的PTA用于生产聚酯,比如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),它是与乙二醇(EG)缩聚得到的,另一部分则用来生产聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)及其它产品。

现在,我国大部分生产粗对苯二甲酸(CTA)的厂家采用的是Pd/C催化剂加氢精制的方法,将杂质4-CBA还原成对甲基苯甲酸,使其易溶于热水。Pd/C催化剂的优势是催化活性高,但是活性炭不能保证每批的性能都一样,以活性炭为载体的催化剂催化性能不稳定,尤其是在条件比较苛刻的情况下。因此,人们在努力寻求一种能代替活性炭的载体来负载钯金属。

TiO2是一种新型载体,它有很多优点,比如热稳定性好,耐酸碱性强,抗积炭能力高等等,所以它有很好的发展前景。但其本身也有缺点,比表面积小,强度差等,因此,怎样克服其缺点就显得至关重要了。

负载型催化剂的活性组分通常是金属元素,其价格比较昂贵,因此,为了充分利用这些金属元素,我们通常把它们负载在比表面积比较大的多孔载体上,比如活性炭、Al2O3、TiO2等。制备催化剂时,多数情况下,活性组分在颗粒内分布不均匀,产生浓度梯度,一开始人们认为这种浓度差会对催化剂的性能产生影响。但是,20世纪60年代,人们发现对于某些特定的反应,这种存在浓度差的分布反而会促进反应的进行,这就引起了研究者们的注意。

根据活性组分在载体上的不同分布,我们可将其分为四类[1]:(i) 均匀型,活性组分是均匀分布于载体上的;(ii) 蛋壳型,活性组分是集中在载体的外部区域的;(iii) 蛋白型,活性组分是在载体的内部环状区域;(iv)蛋黄型,活性组分主要是在载体的核心区域。其中蛋壳型、蛋白型及蛋黄型分布亦可称为非均匀型分布。

当反应由动力学控制时,为了使分散度较高,通常选用均匀型催化剂;当催化剂载体可以吸附毒物或者在使用催化剂时易于磨损,比如用于移动床、流化床或高空速固定床,就会造成活性组分的流失,此时普遍选用蛋黄型或蛋白型分布的催化剂,以达到延长催化剂寿命的目的;而当反应受扩散控制或是快速反应时,处于载体内部的活性组分并不参加反应的催化,此时活性组分集中分布在载体外部区域较好,即呈蛋壳型分布[2]。

CTA加氢精制反应是个内扩散控制反应[3-5]。很多研究表明[6-11],对于受传质控制的反应来说,活性组分在载体上呈蛋壳型分布是有利于反应进行的。

活性组分呈蛋壳型分布对催化剂主要包括三个方面的影响,即对活性、选择性以及稳定性的影响[12,13]。

(1)对活性的影响

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