本技术涉及催化剂的,尤其涉及一种用于加氢脱氯合成2,3-二氯吡啶的催化剂及其制备方法、2,3-二氯吡啶的合成方法。
背景技术:
1、2,3-二氯吡啶是重要的化工原料,广泛应用于杀虫剂、染料和橡胶等领域。例如,2,3-二氯吡啶可以用于合成杀虫剂氯虫苯甲酰胺、环丙虫酰胺、溴氰虫酰胺等。其中,由于氯虫苯甲酰胺对鳞翅目害虫有独特的作用效果,而对哺乳动物的毒性比较低,同时还具有对环境污染性小等优点,广泛应用于害虫防治。
2、目前,2,3-二氯吡啶的合成方法主要有以下几个途径:(1)2-氯吡啶合成法,该方法产物分离困难,收率低;(2)3-氯吡啶合成法,该方法所用原料3-氯吡啶价格昂贵,不易工业化;(3)2-氯-3-硝基吡啶合成法,该方法所用原料价格昂贵;(4)3-氨基吡啶合成法,该方法需要经过氯化、重氮化、氯代等多步反应,生产过程会产生大量废液,对环境污染严重;(5)2,3,6-三氯吡啶合成法,由于该方法工业化简单,产物收率高,对环境污染小,成为最具前景的2,3-二氯吡啶合成方法。
3、相关技术中公开了采用pd-mg/c催化剂用于2,3,6-三氯吡啶加氢脱氯合成2,3-二氯吡啶。该催化剂贵金属分散度高,且助剂mg调节催化剂表面酸碱性,提高了2,3-二氯吡啶的选择性,同时增强了贵金属与载体的相互作用,稳定性有所提高。但是,该催化剂贵金属含量高且流失严重。另外,相关技术中也公开了pd/c催化剂用于合成2,3-二氯吡啶。但该过程容易过度脱氯,反应选择性和产品收率不高。
4、由上述可知,目前2,3,6-三氯吡啶加氢脱氯合成2,3-二氯吡啶的过程中催化性能低、易失活、重复使用性能差以及产品选择性差、收率低。
技术实现思路
1、本技术提供一种用于加氢脱氯合成2,3-二氯吡啶的催化剂及其制备方法、2,3-二氯吡啶的合成方法。
2、针对目前2,3,6-三氯吡啶加氢脱氯合成2,3-二氯吡啶的过程中催化性能低、易失活、重复使用性能差以及产品选择性差、收率低的问题,本技术提出利用氮掺杂碳材料(cn)包覆al2o3负载的pd催化剂(pdm/al2o3,m为助剂),可以调节催化剂表面的酸碱性,通过cn与pd的相互作用,可以改变pd的电子结构,从而能够提高催化剂的催化性能。同时,cn能够抑制pd活性组分的中毒、流失和聚集,从而提高催化剂的稳定性和循环使用性能。此外,助剂的加入提高了pd的分散度,进而提高了催化剂的活性。利用本技术提供的催化剂能够有效提高产品选择性和收率。
3、第一方面,本技术提供一种用于加氢脱氯合成2,3-二氯吡啶的催化剂,采用如下技术方案:
4、一种用于加氢脱氯合成2,3-二氯吡啶的催化剂,所述催化剂包括载体、负载于所述载体的活性组分以及位于所述载体外部的包覆层;
5、所述活性组分为pd;所述包覆层为氮掺杂碳材料。
6、可选地,所述载体为al2o3。
7、可选地,所述活性组分的负载量为所述载体的0.005-1wt.%。
8、可选地,所述活性组分的负载量为所述载体的0.01-0.1wt.%。
9、在一个具体的实施方式中,所述活性组分的负载量为所述载体的0.005wt.%、0.01wt.%、0.05wt.%、0.1wt.%、1wt.%。
10、在一些具体的实施方式中,所述活性组分的负载量为所述载体的0.005-0.01wt.%、0.005-0.05wt.%、0.005-0.1wt.%、0.01-0.05wt.%、0.01-0.1wt.%、0.01-1wt.%、0.05-0.1wt.%、0.05-1wt.%、0.1-1wt.%。
11、可选地,所述包覆层重量为所述载体重量的0.05-2wt.%。
12、在一个具体的实施方式中,所述包覆层重量为所述载体重量的0.05wt.%、0.5wt.%、1wt.%、2wt.%。
13、在一些具体的实施方式中,所述包覆层重量为所述载体重量的0.05-0.5wt.%、0.05-1wt.%、0.5-1wt.%、0.5-2wt.%、1-2wt.%。
14、可选地,所述催化剂中还包括负载于所述载体的助剂;可选地,所述助剂为ni、co、sn和zn中的一种或多种;
15、可选地,所述催化剂中还包括负载于所述载体的助剂;可选地,所述助剂的负载量为所述载体的0-0.5wt.%。
16、可选地,所述催化剂中还包括负载于所述载体的助剂;可选地,所述助剂的负载量为所述载体的0-0.05wt.%。
17、在一个具体的实施方式中,所述催化剂中还包括负载于所述载体的助剂;可选地,所述助剂的负载量为所述载体的0、0.01wt.%、0.05wt.%、0.5wt.%。
18、在一些具体的实施方式中,所述催化剂中还包括负载于所述载体的助剂;可选地,所述助剂的负载量为所述载体的0-0.01wt.%、0.01-0.05wt.%、0.01-0.5wt.%、0.05-0.5wt.%。
19、第二方面,本技术提供了一种上述催化剂的制备方法,采用如下技术方案:
20、一种催化剂的制备方法,所述制备方法具体包括以下步骤:在负载活性组分的载体或负载活性组分和助剂的载体表面制备包覆层,制得所述用于加氢脱氯合成2,3-二氯吡啶的催化剂;
21、所述包覆层的制备方法为:将制得的负载活性组分的载体或负载活性组分和助剂的载体加入间二甲苯中,按照各组分用量再加入乙二胺和四氯化碳,在50-90℃的条件下搅拌3-5h;后在120-160℃的条件下搅拌3-5h;将产生的固体化合物在100-150℃的条件下干燥10-15h,研磨并筛选50-100μm的固体化合物,并依次置于400-650℃的氮气气氛中煅烧2-6h、200-450℃的氢气气氛中还原2-6h,制得所述用于加氢脱氯合成2,3-二氯吡啶的催化剂。
22、可选地,所述负载活性组分的载体或负载活性组分和助剂的载体的制备方法为:制备负载活性组分的载体或负载活性组分和助剂的载体:按照各组分用量将pd盐或pd盐与助剂盐在30-80℃的温度下溶于水中得到溶液,再将载体浸入溶液中,吸附2-24h后过滤溶剂,并依次将固体置于100-150℃的条件下干燥6-16h、350-550的空气环境下煅烧2-6h,制得负载活性组分的载体或负载活性组分和助剂的载体。
23、第三方面,本技术提供了一种2,3-二氯吡啶的合成方法,该合成方法使用了上述催化剂。
24、可选地,所述合成方法具体包括以下步骤:将2,3,6-三氯吡啶、极性有机溶剂、敷酸剂和所述催化剂按比例混合,在氢气气氛中进行加氢反应,制得所述2,3-二氯吡啶。
25、可选地,所述敷酸剂包括氨甲醇、三乙胺、氢氧化钠、碳酸钠中的任意一种或多种。
26、综上所述,本技术包括以下至少一种有益技术效果:
27、本技术提出利用氮掺杂碳材料(cn)包覆al2o3负载的pd催化剂(pdm/al2o3,m为助剂),可以调节催化剂表面的酸碱性,通过cn与pd的相互作用,可以改变pd的电子结构,从而能够提高催化剂的催化性能。
28、同时,cn能够抑制pd活性组分的中毒、流失和聚集,从而提高催化剂的稳定性和循环使用性能。
29、此外,助剂的加入提高了pd的分散度,进而提高了催化剂的活性。
30、利用本技术提供的催化剂能够有效提高产品选择性和收率。
1.一种用于加氢脱氯合成2,3-二氯吡啶的催化剂,其特征在于,
2.根据权利要求1所述的催化剂,其特征在于,所述载体为al2o3。
3.根据权利要求1所述的催化剂,其特征在于,所述活性组分的负载量为所述载体的0.005-1wt.%。
4.根据权利要求1所述的催化剂,其特征在于,所述包覆层重量为所述载体重量的0.05-2wt.%。
5.根据权利要求1所述的催化剂,其特征在于,所述催化剂中还包括负载于所述载体的助剂;可选地,所述助剂为ni、co、sn和zn中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的催化剂,其特征在于,所述催化剂中还包括负载于所述载体的助剂;可选地,所述助剂的负载量为所述载体的0-0.5wt.%。
7.一种权利要求1-6中任一项所述的催化剂的制备方法,其特征在于,所述制备方法具体包括以下步骤:在负载活性组分的载体或负载活性组分和助剂的载体表面制备包覆层,制得所述用于加氢脱氯合成2,3-二氯吡啶的催化剂;
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述负载活性组分的载体或负载活性组分和助剂的载体的制备方法为:制备负载活性组分的载体或负载活性组分和助剂的载体:按照各组分用量将pd盐或pd盐与助剂盐在30-80℃的温度下溶于水中得到溶液,再将载体浸入溶液中,吸附2-24h后过滤溶剂,并依次将固体置于100-150℃的条件下干燥6-16h、350-550的空气环境下煅烧2-6h,制得负载活性组分的载体或负载活性组分和助剂的载体。
9.一种2,3-二氯吡啶的合成方法,其特征在于,所述合成方法中使用了权利要求1-6中任一项所述的催化剂。
10.根据权利要求9所述的合成方法,其特征在于,所述合成方法具体包括以下步骤:
