金催化剂是近年来引起科研人员浓厚兴趣的新型催化材料，而维持金催化剂的粒径在几个纳米是保证其高催化活性的根本。本项目利用膨润土独特的一维纳米层状结构将金颗粒限域于其中，保持催化活性组份的纳米结构。研究中利用若干活性载体对膨润土进行交联，并尝试有机交联的方法，采用共沉淀法、沉积-沉淀、溶胶法制备膨润土限域的金催化剂。采用CO氧化反应、CO2加氢反应和乙醇部分氧化制氢反应来考察催化剂的催化性能,分析其动力学特征。利用BET，ICP，IR，TPD，TG-DTA，TPR，XRD，TEM，SEM，XPS，化学吸附等多种表征方法，考察膨润土限域金催化剂的催化性能与交联膨润土物理结构、化学特性之间的相互关系，建立相应催化作用的机理。项目研究将获得一种新型的具有良好催化活性和稳定性的金催化剂，丰富该类催化剂的研究。

本项目以天然粘土——膨润土为载体，研究了酸处理对膨润土物理性质的影响。在得到了较好处理方法的基础上，以膨润土为载体，分别考察研究了钛、铝、铈、铁等元素对膨润土的拄撑效果，并以此为金催化剂的载体，研究了一系列催化剂在CO氧化和甲醇水蒸气重整反应中的作用。研究结果表明将纳米金粒子限域在膨润土的层间能够有效增加金催化剂的热稳定性，提高其使用寿命。用甲醇水蒸气重整反应作为探针反应来考察不同金催化剂对CH3OH转化率的影响，发现Ti交联后的负载金催化剂具有最好的催化活性。总体上以钛、铝、铈、铁等元素对膨润土有良好的交联柱撑效果，能极大提高载体的表面积，有利于活性组分的更好分散，从而提高催化性能。初步可以认定活性组分金有可能进入到膨润土的层间，利用膨润土的特殊层间结构使其能较好的稳定。几种柱撑组分对整体催化剂的性能影响有所差别，以Ti和Ce的效果为更佳。该项目研究对于提升膨润土的附加价值有着重要的意义。

钯催化剂的种类很多，简单地可分为有载体的钯催化剂和无载体催化剂，在实际应用中，基本上都是有载体的钯催化剂，这些载体主要有各种氧化铝、沸石、碳载体等，在化工过程中主要应用在各种加氢还原过程。既有全加氢，也有选择加氢，既有气相过程、也有液相过程。这些典型的过程有：醇、醛、酸、酯、酸酐、芳烃、杂环化物中不饱和键的加氢饱和，加氢还原反应。例如乙烯、丙烯、丁烷丁烯馏分中炔烃、二烯烃的选择加氢脱除。采用含千分之几钯含量的氧化铝载体催化剂。反应条件一般在50~150℃，压力0.5~3MPa，气相或液相进行。又如醋酸或醋酸乙酯加氢生产乙醇，顺丁烯二酸酐加氢生产丁二酸，进一步加氢生产丁二醇。糠醛加氢脱羰基生产呋喃，进一步加氢生产四氢呋喃。一般采用含钯量在百分之几的钯含量的碳载体催化剂，成功地实现了大规模工业化生产。反应条件最为苛刻的是对苯二甲酸中微量对羧基苯甲醛的脱除。对二甲苯氧化生产对苯二甲酸中含有0.1~0.5%的对羧基苯甲醛，后者的存在，影响聚酯的质量，必需去除至25ppm以下，采用含钯6%的钯—碳催化剂，在10MPa及200~300℃高温，对对苯二甲酸水溶液条件下进行加氢反应，实现了对苯二甲酸的精制。

催化剂失活指催化剂在使用中会因各种因素而失去活性的现象，贵金属催化剂的失活原因一般分为中毒、烧结和热失活、结焦和堵塞三大类。

贵金属催化剂中毒引起的失活

(1)暂时中毒(可逆中毒)： 毒物在活性中心上吸附或化合时，生成的键强度相对较弱可以采取适当的方法除去毒物，使催化剂活性恢复而不会影响催化剂的性质，这种中毒叫做可逆中毒或暂时中毒。

(2)永久中毒(不可逆中毒)： 毒物与催化剂活性组份相互作用，形成很强的的化学键，难以用一般的方法将毒物除去以使催化剂活性恢复，这种中毒叫做不可逆中毒或永久中毒。

(3)选择性中毒： 催化剂中毒之后可能失去对某一反应的催化能力，但对别的反应仍有催化活性，这种现象称为选择中毒。在连串反应中，如果毒物仅使导致后继反应的活性位中毒，则可使反应停留在中间阶段，获得高产率的中间产物。

贵金属催化剂结焦和堵塞引起的失活

催化剂表面上的含碳沉积物称为结焦。以有机物为原料以固体为催化剂的多相催化反应过程几乎都可能发生结焦。由于含碳物质和/或其它物质在催化剂孔中沉积，造成孔径减小(或孔口缩小)，使反应物分子不能扩散进入孔中，这种现象称为堵塞。通常含碳沉积物可与水蒸气或氢气作用经气化除去，所以结焦失活是个可逆过程。 3

贵金属催化剂烧结和热失活

催化剂的烧结和热失活是指由高温引起的催化剂结构和性能的变化。高温除了引起催化剂的烧结外，还会引起其它变化，主要包括：化学组成和相组成的变化，半熔，晶粒长大，活性组分被载体包埋，活性组分由于生成挥发性物质或可升华的物质而流失等。 2100433B