一种高性能纳米金催化剂的制备
环氧丙烷（PO)是一种重要的有机化工原料，是丙烯的第三大衍生物，主要用于生产聚醚多元醇、丙二醇及其他化工产品。目前工业上PO的生产方法主要有氯醇法和共氧化法。国内大都采用氯醇法，但氯醇法存在着设备腐蚀和环境污染严重等问题，生产ItPO约产60t含氯有机废水。共氧化法的缺点是需要与联产物苯乙烯（叔丁醇）的加工过程集成， 受到一定程度的市场局限，且该过程工艺复杂，投资巨大。近年来，通过科研工作者的不懈努力，在以H2O2为氧化剂的丙烯环氧化催化剂研制方面已取得突出进展。特别是钛硅分子筛（如TS-1)催化剂在以H2O2为氧化剂的丙烯环氧化反应中的成功应用为PO的合成开辟了一条新的绿色催化途径(Clerici,M. G.J Catal, 1991,129 (1) :159)。其缺点为该工艺是稀过氧化氢溶液（30% )成本较高，运输量大，后续蒸馏负荷太大。针对H2O2成本仍太高的问题，人们随后开展了许多侧重于如何在反应体系中原位合成H2O2并用于丙烯环氧化反应的研究。Dow与BASF公司采用蒽醌法原位合成H2O2并用于PO生产，这一集成化学过程极大地缩减了 H2O2的成本，使得经由H2O2的丙烯催化环氧化反应的工业化成为可能。由于该工艺不用H2O2，大大降低了生产成本。反应器型式为气一液固三相悬浮床，加压操作，但反应过程不可避免地生成一部分丙烷副产物，且需要纯度较高的丙烯。纳米金催化剂具有优良的低温催化氧化活性，是近年来催化领域的重大发现之一。目前已发现金催化剂在（1)环境治理，如有机物催化燃烧，硫化氢、二氧化硫消除，二氧吲哚氧化分解，NOx还原消除。（2)氢能开发，如CO氧化以及氢气流中的CO氧化，水汽变换反应。（3) 化工反应过程，如乙炔氢氯化、氢氧直接合成过氧化氢、丙炔选择性氢化为烯烃，从乙酸、乙烯和氧气直接合成乙酸乙烯酷氨氧化等。(4)选择性氧化，如烯烃环氧化、醇氧化制醛或酸、 醛氧化制羧酸、葡萄糖氧化制葡萄糖酸等领域具有良好的应用前景。
纳米金催化剂具有优良的低温催化氧化活性，是近年来催化领域的重大发现之一。目前已发现金催化剂在（1)环境治理，如有机物催化燃烧，硫化氢、二氧化硫消除，二氧吲哚氧化分解，NOx还原消除。（2)氢能开发，如CO氧化以及氢气流中的CO氧化，水汽变换反应。（3) 化工反应过程，如乙炔氢氯化、氢氧直接合成过氧化氢、丙炔选择性氢化为烯烃，从乙酸、乙烯和氧气直接合成乙酸乙烯酷氨氧化等。(4)选择性氧化，如烯烃环氧化、醇氧化制醛或酸、 醛氧化制羧酸、葡萄糖氧化制葡萄糖酸等领域具有良好的应用前景。本文提供了一种纳米金催化剂的制备方案，具体制备步骤如下：主要是通过高温改性，在钛硅分子筛的骨架结构中引入具有配位能力的碱性氮原子，调变和屏蔽钛硅分子筛的表面酸性，增强金与载体之间的相互作用，提高金的捕获率和分散度，抑制金颗粒在载体表面的迁移，从而提高纳米金催化剂的催化活性和稳定性。本发明制备的纳米金催化剂主要用于氢气/氧气共存条件下丙烯直接环氧化制备环氧丙烷反应，也可以用于其它催化氧化反应。(1)钛硅分子筛基体的制备：在激烈搅拌下将钛源、硅源、模板剂和蒸馏水按照一定的比例混和均勻，室温搅拌1-¾得到钛硅分子筛前体溶胶。将前体溶胶转入具有PTFE衬里的高压釜中，在50-200°C晶化处理10_%h。晶化结束后，经过冷却、过滤或者离心分离、 洗涤和干燥等步骤后，最后在空气气氛中于阳01：焙烧除去模板剂，得到钛硅分子筛基体。 (2)钛硅分子筛的高温改性处理：将步骤（1)制备得到的钛硅分子筛基体放入管式炉恒温区域，在队保护下，升温至所需温度；然后通入NH3或在高温下可以分解产生NH3 的其它碱性气体，在该温度下改性处理一定时间后在队保护下自然冷却降至室温，得到含氮的钛硅分子筛载体。(3)纳米金催化剂的制备：将一定浓度的氯金酸（HAuCl4)溶液加热到70°C，在搅拌下将溶液的PH调节到6-9，称取一定质量的含氮钛硅分子筛加入到氯金酸溶液中，继续搅拌Ih后将溶液冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥得到纳米金催化剂。
本文提供一种高性能纳米金催化剂的制备方法，通过高温改性，在钛硅分子筛的骨架结构中引入具有配位能力的碱性氮原子，调变和屏蔽钛硅分子筛的表面酸性，增强金与载体之间的相互作用，提高金的捕获率和分散度，抑制金颗粒在载体表面的迁移，从而提高纳米金催化剂的催化活性和稳定性。制备的纳米金催化剂主要用于氢气/氧气共存条件下丙烯直接环氧化制备环氧丙烷反应，也可以用于其它催化氧化反应。