本技术涉及催化技术领域,介绍了一种铜基双原子催化剂及其制备方法和应用。制备过程包括在二氧化碳气氛下,将三聚氰胺、金属盐和溶剂混合并搅拌进行预聚合,形成催化剂。
背景技术
环氧丙烷(Propylene oxide,PO)是丙烯衍生物中产量居第三的重要化工原料,主要用于合成各种高值化学品,如丙二醇、聚丙烯醇、聚氨酯和碳酸丙烯酯等。目前PO的传统生产工艺包括氯醇法和共氧化法。但是,氯醇法需要消耗大量的水资源,且含氯污水易造成环境污染,通过该工艺合成的PO中也含氯,无法应用于电子化学品的加工生产。共氧化法采用乙苯或异丁烯与丙烯共氧化,虽然能得到纯度较高的PO,但副产物苯乙烯、叔丁醇的产量过大,且分离成本高昂。
近年来,以分子氧为氧化剂的丙烯直接气相环氧化法(Direct epoxidation ofpropylene,DEP)具有原子利用率高、合成路线简单环保、过程相对安全且原料成本低等优点,被认为是最理想的技术路线。相关研究表明,常见的DEP反应催化剂主要有Ag基和Cu基氧化物催化剂,其中Cu基氧化物催化剂的原料廉价易得、金属价态丰富,吸引了科研界和工业界的关注。但是由于DEP反应中丙烯的烯丙基氢非常活泼,已报道催化剂作用下通常导致丙烯和氧气极易在催化剂表面发生共吸附,并将氧气活化成亲核性晶格氧物种,从而造成丙烯深度氧化,使得该反应的转化率和选择性无法同步提高,具有“跷跷板效应”。而活性位点原子级分散的催化剂(如CN115475645A)虽解决了上述铜基氧化物催化剂副产物多、选择性差的问题,但由于其活性位点的高度分散和无序性,导致其对反应中间体的活化能力有限,不利于关键中间体(如氧杂金属环)的高效生成,进一步导致催化活性和转化率不理想。因此,催化剂是打通DEP反应工艺路线的瓶颈。
因此,设计出一种具有高催化活性、高PO选择性和生成速率的用于催化丙烯与氧气直接气相环氧化反应制备环氧丙烷的催化剂具有重要意义。
实现思路