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TW200848158A - Dehydrogenation processes using functional surface catalyst composition - Google Patents

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TW200848158A
TW200848158A TW096142325A TW96142325A TW200848158A TW 200848158 A TW200848158 A TW 200848158A TW 096142325 A TW096142325 A TW 096142325A TW 96142325 A TW96142325 A TW 96142325A TW 200848158 A TW200848158 A TW 200848158A
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TW
Taiwan
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glass
ion exchange
sample
treatment
substrate
Prior art date
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TW096142325A
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Robert L Bedard
Jeffery C Bricker
Dean E Rende
Ally Seng Yoot Chan
Original Assignee
Uop Llc
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Description

200848158 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種觸媒組合物及其製備方法,該觸媒組 合物可用於各種化學製造方法及各種排放控制方法。更具 體而言,本發明係關於一種較佳包括玻璃基質之觸媒組合 物,且在基質表面上及/或基質表面中整合一或多種官能 性表面活性成分,該觸媒組合物可用於各種脫氫化方法應 用0 Γ
【先前技術】 觸媒組合物用於促進一類一般被描述為催化反應或催化 作用的化學反應,而催化作用對於有效操作各種化學製程 至關重要。 ^部分工業反應及幾乎所有的生物反應若非催化反應, Ρ疋’V及為催化反應的反應前或反應後處理。僅就美國而 。,在其中某階段包括催化作用之製程所出產之產品價值 就接近-兆美元(USD)。使用觸媒組合物生產之產品包括 :如食品、服裝、藥物、日用化學品、特製或精細化學 、塱膠洗滌劑、燃料及潤滑劑等。觸媒組合物還可用 ;: >排放物(例如汽車尾氣排放物、煉製廠排放物、公 廠排放物等)及其他製程排放流,以降低可能對 人類健:或環境造成負面影響之有害成分的含量。 =%銷售額而t ’用於異相催化反應之固載觸媒在全 :§,场之銷售額約為每年30億美元。固載觸媒通常分為三 ' 煉製觸媒、化學加工觸媒及排放控制觸媒。該 126434.doc 200848158 三類觸媒之市場銷售基本上三分天下。例如,199〇年,在 美國18億美元之固體觸媒市場中,石油煉製、化學加工及 排放控制觸媒分佔市場之37%、34%及29%。以石油煉製 觸媒市場(1990年約為10億美元)為例,56%之收益來自流 體媒裂法(FCC)觸媒,而31.5%、6.5%及4.5%之收益分別來 自加氫處理觸媒、氫化裂解觸媒及重整觸媒。 就化學機理觀點而言,觸媒通常可在自身實質上沒有消 耗之h況下 而使化學反應在反應物與產物之間達到平 衡狀態的速率。所以,對於任何相關之反應而言,觸媒雖 然不能改變反應物與產物之間的平衡狀態,但若經適當設 计及/或挑選,觸媒可加快化學反應之速率。 因此,出於各種目的將觸媒用於範圍廣泛之商業實用製 私,忒等目的包括提高製程之反應性、選擇性及能量效率 及其他用途。例如,按照規定的製程條件生產出所需之產 物呤,提南反應物之反應速率或反應性可縮短處理時間, 、獲得更咼的產物生產能力(例如,增加每單位小時之 f物體積或質量)。所以,觸媒活性係指觸媒組合物在每 單位時間内有效將反應物轉化成所需產物的能力。同樣 地,提高反應選擇性可在一組可能的反應產物中提高所需 產物之產出百分率:在該等可能之反應產物中,有些產物 可此並非所需且需要進一步處理以進行相應之移除或轉 =°因此,觸媒選擇性為觸媒組合物將一部分反應物在規 定之製程條件下轉化成特定產物的能力。另外,觸媒組合 "於在某製私中轉化並降低污染物或非所需反應物 126434.doc 200848158 或產物之含篁。另外一項用途則為在維持或改善產物生產 能力及/或反應選擇性的同時提高反應製程之總體能量效 率。 觸媒之使用範圍相差很大。例如(但不限於)觸媒能夠用 於降低諸如烴、一氧化碳(C〇)、氮氧化物(N〇0及硫氧化 物(SOx)等污染物含1,該等污染物可存在於一系列製程 (例如車輛之汽油發動機或柴油機内的燃燒廢氣、分類石 油煉製或燃煤製程等)之排放物中。同樣地,觸媒可用於 烴之處理製程,該製程用於對許多不同來源(例如直餾之 石油餾分、再循環石油餾分、重油、瀝青、葉岩、天然氣 及包含可受催化反應作用之材料的其他碳物質)之烴製程 流進行轉化或改質。 催化反應通常分成兩種不同的反應類型,亦即均相催化 及異相催化。 均相催化廣泛描述一類催化反應,在其中反應物及觸媒 混合在一溶液相中。儘管某些案例曾使用氣相催化反應, 但均相催化在典型情況下為一液相系統。因此,濃度梯度 及反應物遷移到觸媒會變成控制均相催化反應之重要因 素。另外,在有些情況下,”溶液相”催化反應能夠越過兩 個液相之界面發生,並非形成一真正溶液,而是形成一乳 化相 些般類別的均相催化包括酸驗催化、有機金屬 催化、相轉移催化等。 另一方面,異相催化描述如下的一類催化反應:在反應 製程中,呈氣相或液相之反應物暴露於實質上為固相或半 126434.doc 200848158 固相之觸媒。所以,在異相催化製程中,觸媒及反應物產 生了一種混合的固相-液相或固相_氣相反應。與均相催化 相比,異相催化具有許多優點,例如固體觸媒一般⑷腐蝕 性較低,因而與許多均勻溶液相觸媒相比,安全及環境風 險相對較低,(b)提供範圍較廣的經濟上可行之溫度與壓力 條件’而且(e)更能控制較為強烈之放熱化學反應及吸熱化 學反應,等。 另一方面,固體可具有質量傳遞限制,進而顯著降低觸 媒之最終有效性。典型情況下,固體觸媒(有時稱為觸媒 顆粒)在一種具有很高内表面積之多孔材料上包括一或多 種催化成分(例如,貴金屬,如把(pd)、始⑼、釘⑽)、 銖(Re)等),在催化成分所在之内表面積,通常數量級為每 公克數百平方公尺。所以,習知觸媒組合物或觸媒顆粒包 括一具有很大内表面積之特別多孔載體,催化反應即在該 夕孔載體上發生。然而’此類觸媒結構經常會產生質量傳 遞限制it而降低觸媒顆粒關於觸媒活性及選擇性的有效 性能,並引發其他觸媒性能問題。 在匕種更/、代表性的觸媒結構巾,反應物必須擴散通過 孔隙之網狀物才能到達觸媒顆粒之内部區域,而產物必須 ^ ^ ^政退出觸媒顆粒之内部區域。因此,習知觸媒組 =之多孔性除其他因素外還取決於平衡,亦即取決於習 :質物:兩種特性,間的權衡’即觸媒表面積與促 型二=二之成力之間的權衡。例如,許多催化成分在典 η下子在於具有微細而複雜之孔隙結構的載體中(經 126434.doc 200848158 常為微孔隙結構,即<2奈米平均最大直徑),以 顆粒之表面積。此較高表 θ σ觸媒 作,由w… ㈣積通书又將增加觸媒活性。 常二f之觸媒顆粒表面積而導致的觸媒活性增加, ^起貝量傳遞阻力之問題(亦即阻止反 進、出觸媒顆粒之運動),特別是载體包括較高百八率1 稱予違問通更為明顯。藉由增加較大 (例如>50奈米奈米之大孔 ’ 質蕃值、“… 緣㈣中之百分率,可降低 傳遁之阻力(亦即加快質量傳遞)。然而,該解決方宰 傾向於降低觸媒顆粒之物理強度及持久: 戽夕兮日机 状a <,自力 予之規點而言,觸媒顆粒之穩健性降低。 同0守,若反應物在觸媒顆粒之孔隙結構中受到明顯 里傳遞阻力’則在穩態反應條件下將存在濃度梯度。因 此,在孔隙結構中,反應物之濃度在觸媒顆粒之周圍最 大’在觸媒顆粒之中心則最小。另一方面,反應產物濃度 在觸媒顆粒之中心要高於觸媒顆粒之周圍。該等濃度梯度 為質量傳遞提供了推動力。該等濃度梯度變得越大,催= 反應之速率就越低。如此一來,觸媒顆粒之有效性能⑼ 如反應性、選擇性、再生處理之間的壽命週期及抗結焦性 能等)亦相應降低。 通常情況下,開發觸媒組合物之目的在於:自商業之角 度出發,改進如上所述之一或多種加工目標。在某些情況 下,影響觸媒性能的因素之—就是其促進反應物之間快速 有效反應的能力。S此,經常需要具有較低擴散限制之觸 媒組合物。然而,在其他情況下,為了獲得較佳之產物, 126434.doc -10- 200848158 對於產生特定產物之選擇性可能更為重要。由&,得以淘 汰用於移除或轉化非所需反應產物之附加 設備。 处 •在1976年,Y.T. Shah等人提議使用酸浸鋁硼矽酸 鹽纖維、具體而言為E型玻璃(更具體而言,E-621)來產生 -種觸媒載體。與習知觸媒相比,該觸媒載體具有較高之
表面積’積比、用於汽車排氣I统的催化轉化 器之尺寸(例如參先0xidati〇n〇i⑽Aut_bUe紐咖 Gas Mixture by Fiber Catalys^ Ind Eng chem^ p^d ·’ PP· 29-35’ V〇l· 15, No· 1,1976)。同時,处心等 人⑽為’-般在汽車排氣混合物中產生之反應性氣體(例 如-乳化碳、二氧化碳、氮氧化物、甲烷、乙烷、丙烷、 烯丙烯乙炔、笨及甲苯等)容易接觸到在酸浸e型玻 璃中所產生之較大的表面積。
Shah等人表明,與兩種習知觸媒(以氧化鋁珠為載體之 始或以㈣珠為載體之㈣目比,具有相對較小表面積(75 m2/g)之較少數量纖維E型玻璃觸媒載體的性能效果要優於 以氧化鋁為載體或以二氧化矽為載體之觸媒(分別為18〇 m2/g及317 m2/g),其中E型玻璃觸媒之平均孔徑大於以氧 化鋁為載體之觸媒或以二氧化矽為載體之觸媒。儘管如 此,Shah等人並未提議或建議有效的汽車排氣氧化能夠在 小於75 m2/g之表面積發生。 將近25年後,Kiwi-Minsker等人在1999年研究了在另一 種酸浸铭硼矽酸鹽E型玻璃纖維(EGF)t減小表面積後,相 126434.doc 200848158 對於用在苯甲醛之選擇性液相氫化的二氧化矽玻璃纖維 (SGF)有關生成苯甲醇(使用以鉑為主之觸媒)或甲苯(使用 以I巴為主之觸媒)的效果(例如參見G/απ
Catalysts for Novel Multi-phase Reactor Design, Chem. Eng. Sci· pp. 4785-4790, Vol· 54,1999) 〇 在該項研究中, Kiwi-Minsker等人發現,SGF不能自酸浸中獲得增大之表 面積,所以相對於用於承載鈀以作為以把為主之觸媒組合 物之催化成分的EGF樣品(表面積分別為15 m2/g及75 m2/g),SGF之表面積保持在2 m2/g之低水平。但,Kiwi-Minsker 等人注 意到, SGF/Ι巴 觸媒之I巴實 質上具 有與其 EGF/鈀觸媒對應物(即約0.1 mmol/m2)相同的有效表面積濃 度(毫莫耳金屬/平方公尺莫耳),可是SGF/鈀觸媒組合物表 明,與其EGF/鈀觸媒對應物相比,每公克鈀之活性或反應 速率有所降低。
Kiwi-Minsker等人提出,此種SGF/鈀觸媒因表面積減小 而活性降低的現象,可能可解釋為活性成分(亦即催化成 分,在本例為鈀)與SGF載體之相互作用增強,而非由於其 表面積(即2 m2/g)較小。然而,他們未能藉由證明以下論 據來驗證此論點··表面積較小(亦即可與2 m2/g之SGF/鈀相 比)的EGF/鈀觸媒,至少與表面積較大(亦即分別為15 m2/g 及75 m2/g)的EGF/鈀觸媒樣品具有相同的催化活性。因 此,Kiwi-Minsker等人提出有關SGF/鈀之活性限制(亦即由 於SGF與EGF相比具有較高的酸性,鈀與SGF之間的相互 作用增強)為何是主要因素,而非由於實質上SGF/Pd之表 126434.doc -12- 200848158 面積較小,原因並不明確。無論如何,Kiwi_Minsker並未 報告說明,相對於75 mVg EGF/把樣品,15 m2/g EGF/把 樣品因為擴散速率提高而催化活性增強。否則,這或許將 表明由於較小觸媒表面積而產生之有益效果。 最近’在 US 7,060,651 及 EP 1 247 575 A1(EP,575)中,
Barelko等人揭示了使用富含二氧化矽之載體(包括二氧化 矽及包含非二氧化矽之氧化物(例如Al2〇3、b2〇3、Na2〇、 MgO、CaO等)作為觸媒載體的有益效果,其中該富含二氧 化矽之載體在載體之表面下層具有偽分層之多微孔結構 (例如參見 EP ’575 之第 11、13、15、17、18、23、31 及 32 段内容)。正如向歐洲專利局(,Έρ〇”)更為完整的說明,在 區分ΕΡ ’575與Kiwi-Minsker等人在上述文件所揭示之催化 載體(’’Kiwi-Minsker載體")時,Barelko等人斷言,他們所 主張的富含二氧化矽之載體具有帶狹窄夾層空間的偽分層 多微孔結構,而Kiwi-Minsker載體則沒有此種結構。更具 體而a ’ Barelko等人認為,在Kiwi-Minkser等人之論文中 沒有依據可假定(a)在Kiwi-Minsker載體中有形成帶狹窄夾 層空間的偽分層多微孔結構;(b)所述帶有狹窄夾層空間的 偽分層多微孔結構有助於增強應用於載體之金屬的活性 (例如參見EP,575之第13、17-18、23及32段内容)。
Barelko等人藉由向歐洲專利局說明下述内容,進一步 將其富含二氧化矽之載體與Kiwi-Minsker等人提出之載體 加以區分:由於”催化成分以高度分散之活性狀態在載體 之表面下層優勢分布(a prdomz·似 126434.doc • 13 · 200848158 catalytic components in the subsurface layers of the support in a highly dispersed active state、、、Q在增、艾勢象〉,富含二 氧化矽之載體具有更高活性的催化狀態,因此該更高活性 之催化狀悲使得催化成分能夠耐受燒結、聚集及自載體剝 洛及觸权劑之影響(例如參見EP ’575之第11段)。EP,575確 擴政限制可能會阻礙陽離子混入載體之夾層空間,並 因此阻礙陽離子藉由化學吸附進入載體(例如參見Ep,575 之第17段)。為了解決該擴散限制問題,;8以61]^〇等人提出 (並主張)一種載體結構,在該載體結構中,,,薄,,層之矽-氧 碎片經分離形成狹窄夾層空間(即偽分層之多微孔結構), 該狹窄的夾層空間包含”大量的”〇H基團,該等〇H基團之 質子可被陽離子交換。Barelk〇等人揭示,充分,,薄,,的矽_ 氧碎片層為南Q3至Q4比率所特有,並且他們進一步聲明, 帶有大量夾在狹窄夾層空間之間的〇H基團之偽分層多微 孔結構,已藉由29Si NMR(核磁共振)及伙(紅外)光譜量測 結合氬BET及鹼滴定表面積量測得到證實。 像該等玻璃觸媒組合物中的—些—樣,許多習知觸媒試 圖解决至〃丨上述確認之加工問豸,但在觸媒性能之其 他方面則表現欠佳。所以,該#習知觸媒經f侷限於較窄 之製程反應範圍内,在要求再生或置換之前的使用週期有 限及/或需要大量裝填昂貴之催化成分(例如鉑、鈀等貴金 屬),因而顯著增加觸媒生產及進行催化製程之成本。、i 因此,需要一種改進之觸女某組合物,能夠用於各種加工 反應’同時改進諸如製程反應性、選擇性及以能量效率 126434.doc •14- 200848158 等。該觸媒組合物較佳可對相當廣泛之製程條件及要求進 订改進,同時增強穩健性及持久性,並保持相對較長的壽 命週期。申請人已發現一種官能性表面觸媒組合物,預期 能夠滿足該適用廣泛催化反應的需要。 【發明内容】 本發明之一個態樣提供一種製程流的脫氫化方法,其利 用一種觸媒組合物對製程流之至少一部分進行脫氫化,該 製程流含有至少一種具有至少一個可脫氫化位點的化合 物,其中,觸媒組合物包括: -具有外表面、表面區域及表面下區域之實質上無孔基 質, -至少一種催化成分,及 -至少一個催化活性區域,其包括該至少一種催化成 分,其中 〇)該實質上無孔基質具有
s 自S_A.m£r,§·a尺”·万五『及其組合組成之群之 方法量測時,所測得之介於約0.01 m2/g至1〇 m2/g 之間的總表面積;及 η)在大於〇但小於或等於14的PH值範圍内獲得之預定 等電點(IEP); (b) 該至少一個催化活性區域可為連續或不連續,且具有 1)小於或等於約30奈米奈米之平均厚度;及 η)催化有效量的至少一種催化成分;及 (c) 該至少一個催化活性區域之位置實質上 126434.doc •15- 200848158 i) 在外表面上, ii) 在表面區域内, iii) 部分在外表面上,且部分在表面區域内,或 iv) (c)(i)、(Π)及(iii)之組合。 基於以下實施方式及所附之申請專利範圍及附圖,熟習 此項技術者將能清楚掌握本發明之其他態樣。 【實施方式】 定義 本文中所使用的術語具有以下定義之含義。 ”孔隙”表示深度大於寬度之空穴或通道。 ’▼互連孔隙’f表示與一或多個其他孔隙相通之孔隙。 ,▼閉口孔隙”表示與閉口孔隙所在材料的外表面沒有任何 通道之孔隙。 ,,開口孔隙”表示與開口孔隙所在材料的外表面有直接通 道,或經由另一孔隙或互連孔隙相連之孔隙(亦即不屬於 閉口孔隙之孔隙)。 ”孔陈寬度”表不按照指定方法確定之孔隙的内徑或相對 壁之間的距離。 ”孔隙艘積”表示按照指定方法衫之所有孔隙的總體積 效應,但不包括閉口孔隙之體積效應。 ,,多孔性”表示-材料中孔隙體積與該材料所占總體積之 比率。 ”微孔『表示内部寬度小於2奈米(nm)之孔隙。 ,,中孔隙’’表示内部寬度在2太水s r 及隹2奈未至50奈米之間的孔隙。 126434.doc -16· 200848158 大孔隙’’表示内部寬度大於5 〇奈米之孔隙。 ’’外表面”表示一材料之外邊界或表皮(厚度接近零),包 括外邊界或表皮上與缺陷(若有)有關的規則或不規則之輪 廓。 ’’孔隙壁表面,,指内邊界或表皮(厚度接近零) 邊界或表皮上的任何與缺陷(若有)有關的規則或不規則之 輪廓,實質上定義在一具有至少一種或多種類型孔隙之材 料中任何開口孔隙的形狀。 f ί ’’表面”總體表示一材料之孔隙壁表面(若存在任何開口 孔隙)、材料之外表面及其表面區域。 表面區域表示可根據材料而改變的不包括任何由材料 之開口孔隙(若存在任何開σ孔隙)所定義之區域的材料區 域,但該表面區域⑷在材料的外表面以下小於或等於3〇夺 米(較佳為㈣奈米’更佳為心奈米);在材料有任何開 口孔隙時,該表面區域(b)在材料的孔隙壁表面以下小於或 等於3〇奈米(較佳為㈣奈米,更佳為w奈米)。對於且 有可债測之表面高程變化的材料,無論該等變化是否規 則,沿著外部邊界或内部邊界或表皮,外部或内部邊界或 表皮的平均高程用於確定表面區域之平均深度。 表面下區域”表示可根據好拇而并槪μ 锞材科而改變的不包括任何由材 若存在任何開口孔隙)所定義之區域的材料 但该表面下區域⑷在材料的外表面以下大於%夺米 二:米’更佳為>10奈米);在材料有任何開口孔 ㈣,該表面下區域附材㈣㈣壁表㈣下大於3〇奈 126434.doc 200848158 示用指定方法確定 應0 米(較佳為>20奈米,更佳為>1〇奈米)。 f’内表面積,,或,,開口孔隙壁表面積,,表 之在材料中所有開口孔隙壁之表面積效 孔
外表面積”表示用指定方法確 辟之#而接“,” 疋之不包括材料中所有 ^ 表面積效應的材料表面積效應。 ’’總表面積”表示用指定方法確定 表面積之和。 之材料内表面積及其 外
學吸附表面積,,或S.A.心表示藉由使用化學吸附法 由鈉陽離子的化學吸附而確定之材料表面積,該⑷化與 吸附法在 G.W. Se—. —,1956, ν〇ι % p」二 #R. Iler, Chemistry of Silica, John Wiley & Sons 1979, p. 203及353中說明。 ’’鈉-化學吸附表面積變化率,,或” SARCc,其中sarc心 〜15/V#,其中⑴V初為用於最初滴定一含水漿液混合物 的稀NaOH滴定溶液之初始體積,在約25t溫度下在3·4 Μ NaCU容液中包括實質上不溶於水之材料,溶液ρΗ值在零 時間t。自最初的ΡΗ 4_0到達ΡΗ 9.0,及(^八5至15係指用於使 篥液混合物在15分鐘時間内保持在ρΗ 9的相同濃度ν· 滴定液的總體積,每隔5分鐘(總共3個5分鐘的間隔,分別 為4、t1G&tl5)該總體積按照需要儘快進行相應調整。 所以,V*係指在以下更詳細描述之滴定程序中所使用 之NaOH滴定液的總體積,其中v初+V5至i5:=v總。因此, Vy!5可表示為v總與v初之差,其中v5q5=v^v初。 就本定義而言,藉由將3〇公克NaC1(試劑級)添加到15〇 126434.doc -18- 200848158 笔升水中製備3.4 M NaCl溶液,將丨.5公克樣品材料添加到 NaCl溶液中以產生含水漿液混合物。含水漿液混合物必須 首先調整為pH 4.0。為了在滴定之前進行此調整,可相應 地使用少量稀酸(例如HC1)或稀鹼(例如NaOH)。滴定時, 為了首先獲得V初,先使用稀NaOH滴定液(例如〇·;[ ]^或〇〇1 N),然後使用Vp ls進行SARC-測定。另外,就本定義而 吕’ Vy ls為在ts、11〇及tls使用之Na〇H滴定液的累積體 積其中使用NaOH滴定液每隔5分鐘(共3個5分鐘的間隔) 盡快滴定,以按照需要自t。至最終時間h的丨5分鐘内將漿 液混合物之pH值調整為9.0。 就本定義而言,在用任何可選擇的離子交換(ΙΕχ)、反 離子父換(BIX)及/或靜電吸附(ΕΑ)處理方法進行處理以將 一或多種2型成分前驅物(以下說明)整合至基質表面上及/ 或基質表面中之前,確定樣品材料之S ARc^。 初濕”表示,對於包括固體或半固體材料之含水漿狀或 糊狀混合物,正在測定該材料之等電點的一時間 點’此时,去離子水實質上覆蓋了固體或半固體材料之整 個表面,並於目前的程度填充了該材料可能具有的任何可 通水之孔隙體積,進而允許水進入含水漿状或糊狀混合 物’以提供玻璃電極觸面與其參考電極觸面及二者之間充 分的液體接觸,進而測定材料的IEP。 等電點’’或IEP表示一固體或半固體材料在初濕時之淨 表面電荷為零的pH值。在本文中使用之IEp亦可稱為電荷 零點(zero point charge,ZPC)或零電荷點(p〇int of zer〇 126434.doc 200848158 charge,PZC) 〇 ”催化有效量”表示在適當的加工條件下,足以將至少— 種反應物轉化成足够產量之至少一種預定產物,以支援試 驗工廠或商業級製程的催化成分之量。 ,,硫屬化物(Chalconide),,表示包括至少一種來自由硫 (S)、硒(Se)及碲(Te)組成之群的第16族(以前的第via族)元 素及至少一種正電性強於其對應的第16族元素之元素或基 團的化合物。
"貴金屬”表示來自铑(Rh)、鈀(Pd)、銀(Ag)、銥(Ir)、鉑 (Pt)及金(Au)之群的過渡金屬’除非另有說明以金屬錯合 物、金屬鹽、金屬陽離子或金屬陰離子之形式處於荷電狀 態,否則各種過渡金屬均處於零氧化狀態(同時處於未反 應狀態)。 ”抗腐蝕基質”表示-種能夠抵抗表面下區域的基質組成 結構發生實質改變的基質’該等改變係由於大部分酸或稀 驗在標準溫度及壓力條彳下造成結構組成元素之改變及/ 或損失、新的孔隙生成、孔隙大小膨脹等 然而,耐腐蝕 基質之組成結構可能實f上被高強度酸(例如濃卵)、高強 度驗(例如濃KWH)或其他強腐㈣試劑(無論係、單獨或係 與南溫、南壓及/或高振動頻率條件結合)所改變,就本定 義而言,此類基質仍視為”抗腐蝕”基質。 , 之表面充分地装有_或 多種荷電成分之材料係 反應而不進一步改質 多種待電 用以⑴在 ,或者(ii) ”表面活性”表示一材料 成分之狀態,該裝有~或 穩態反應條件下促進催 <匕 126434.doc -20- 200848158 另外’藉由與一或多種荷電成分之間的靜電相互作用及/ 或離子交換相互作用,用於進一步改質,進而隨後可在穩 態反應條件下作為催化成分。 ▼’基質”表示任何固體或半固體材料,包括但不限於玻璃 及玻璃樣材料,IEP大於〇但小於或等於14,表面活性狀態 可按照基質在觸媒組合物(具有催化有效量之催化成分)中 之預定用途進行更改。
”整合”表示藉由電子及/或物理化學相互作用(例如離 子、靜電或共價相互作用,包括但不限於氫鍵合、離子鍵 ^ 靜電鍵合、凡得瓦力(Van der Waals)/偶極鍵合、親和 力鍵合、共價鍵合及其組合)將化學成分與基質進行結 合0 實施方式概述 本實施方式概述下的註解僅用於說明與附隨巾請專利範 圍有關之選定態樣及㈣,因此❹於以簡要之措詞方便 表述可能與讀者的潛在利益有關之實施方式的某歧態樣。 因此,本實施方式註解不應視為對附隨中請發明範圍之限 制。 他儿、 σ谓,具表面活性之 催化活性區域的平均厚度小於或等於約3〇奈米,較 約20奈米,且更佳為$約1〇奈米 ’、、、= ^ ^ ^組合物)。本發明 之另-態樣係關於各種製造新型觸媒組合)本: 明之另一態樣係產生複合形式之觸媒組合 / 、 成形介質。本發明之又—個態 ^ ’無論有沒有 係關於在各種製程中使用 126434.doc 200848158 觸媒組合物’肖等製程例如為烴、雜烴及/或非烴處理、 轉化、精煉及/或排放控制及處理製程及其他類型的製 程。例如,新型觸媒組合物可提高烴、雜烴及/或非烴處 理、轉化、精煉及/或排放控制及處理製程及其他類型製 程的反應選擇性、反應速率、成品良率及能量效率。 在產生觸媒組合物時應考慮到若干項因素,該等因素包 括但不限於: ⑴鐾於預期用途,獲得具有預定等電點(”IEp,,)之基質, 無論按原樣獲得或經後續處理後獲得; (II) 鑒於預定用途,基質之抗腐蝕性程度; (III) 鑒於預定用途,為了獲得所需表面性質,基質之多孔 性程度(若有),及相關之元素組成(特別係在表面 上); (iv)取決於組合物之預定用途,適當時,基質對於產生適 Μ 4電點之化學敏感度’且藉由一或多種具有第一類 與基質之離子及/或靜電相互作用的第一成分,使基 質具有表面活性’該基質能夠但不一定產生一催化活 性區域,該催化活性區域在基質表面上及/或内的平 均厚度為€約30奈米,較佳為$約20奈米,更佳為$ 約10奈米; (ν)基質對於一可選擇之離子交換(ΙΕχ)、反離子交換 (BIX)及/或靜電吸附(ΕΑ)處理方法的化學敏感性,該 等處理方法用於將一或多種第二成分整合至基質表面 上及/或内’該基質表面具有第二類與基質離子及/咬 126434.doc •22- 200848158 靜電相互作用’並因此產生一催化活性區域,該催化 活性區域在基質表面上及/或内的平均厚度為$約3〇 奈米,較佳為S約2 0奈米,更佳為$約1 〇奈米,·及 (Vi)取決於組合物之預定用途,處理過之基質對於下述反 應的化學敏感性:可選的煅燒及/或還原、氧化或進 一步使處理過之基質在使用觸媒組合物之前與第一或 第二催化成分起化學反應。 I.基質說明 對於許多潛在應用之通常及較佳範圍說明的ΙΕρ選擇 較佳地,用於產生本發明之觸媒組合物的基質為玻璃組 合物,無論係表面活性按原樣接收或經處理產生表面活性 之狀態,IEP均大於約〇但小於或等於14。能否獲得具有適 當IEP(適於產生用於預定用途之觸媒組合物)的基質取決於 各種因素’其中部分因素已在上文中概要說明(在"實施方 式概述”中)。#於下文提供更詳細之論述,熟習此項技術 者將會更清楚掌握與選擇適當正卩有_其他因素。 例如,對於許多具有商業利益之製程,玻璃(或玻璃樣) 組合物及其表面活性產物較佳具有大於或等於約4·5但小 於14之ΙΕΡ,而預計ΙΕρ大於或等於約6〇但小於14之玻璃 組合物更佳’且預計ΙΕΡ大於或等於約78但小於14之玻璃 、、’否物最L然、而’ *決於觸媒、组合物之預定用途及在組 :物的基質中多孔性之程度及類型,較佳的聊範圍可能 ^ 另外,某些催化製程對於在較低pH範圍具有表 面活性之觸媒組合物更為敏感。因此,在該等情況下, 126434.doc -23- 200848158 IEP J於7.8(較佳為$ 6 ’更佳為^ 4·5)的基質报可能更適 用於此類I私。所卩,再次中明,在適當的!奸範圍内選 擇基質時,不僅要考慮觸媒組合物之預定用途這一因素, 還要、…a基貝之多孔性、化學組合物及處理程序(若有) 等。 另外,取決於預期催化用途,許多玻璃類型可成為潛在 的基質候選對象,以獲得適當的IEP及多孔性的程度及類 型,無論係按原樣接收或使用以下一或多種處理方法。通 常,該等玻璃類型之實例包括但不限於£型玻璃、無硼 玻璃S型玻璃、R型玻璃、ar型玻璃、稀土 _矽酸鹽玻 璃、鋇-鈦·矽酸鹽玻璃、氮化物玻璃如矽-鋁-氧-氮玻璃、 A型玻璃、C型玻璃及cc型玻璃。然而,以下將舉例說明 通常預期用於一系列催化應用及某些可能處理之玻璃類 型。 AR型玻璃說明 例如,但不限於,”ARS ”玻璃係一組IEp大於7·8,範圍 很廣而實質上無孔玻璃組合物。通常,AR型玻璃包含相 當大量之鹼性氧化物型玻璃網狀物改質劑,通常占總玻璃 組合物重量的10 wt·%或以上。該等鹼性氧化物網狀物改 質劑包括但不限於鍅(Zr)、铪(Hf)、鋁(A1)、鑭系元素及锕 系元素之氧化物、鹼土氧化物(第2族)、鹼氧化物(第丨族) 等。包含锆(Zr)、铪(Hf)、鋁(A1)、鑭系元素、鹼土氧化物 及鹼氧化物的玻璃係較佳,而包含锆(Zr)的玻璃組合物(例 如(但不限於)AR型玻璃)則尤其較佳。 126434.doc -24- 200848158 A型玻璃說明 另外,例如但不限於,”A型”玻璃係另外一組範圍报廣 而貝貝上無孔玻璃組合物,無論表面活性係按原樣接收或 經處理而產生表面活性狀態,IEP均大於約7·8但小於14。 通# Α型玻璃將包括酸性或驗性氧化物型玻璃網狀物 改質劑,該等玻璃網狀物改質劑包括(例如)但不限於鋅 (Zn)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、銘(A1)、侧(B)、鈦(Ti)、鐵(Fe)、 鈉(Na)及鉀(κ)等元素的氧化物。若使用鹼性網狀物改質 劑,則包括在該等較低IEP玻璃内的量傾向於為<12 wt· /。。包含鎂、鈣、鋁、鋅、鈉及鉀的玻璃係較佳。 未酸浸之E型玻璃說明 未酸浸之"E型”玻璃係另一組範圍很廣而實質上無孔玻 璃組合物,其中包括無限的實例,無論表面活性係按原樣 接收或經處理產生表面活性狀態,IEp均大於約7·8但小於 14 〇 通常,未酸浸之Ε型玻璃將包括酸性或鹼性氧化物型玻 璃網狀物改質劑,包括(例如)但不限於鋅(Ζη)、鎂(Mg)、 鈣(Ca)、銘(A1)、硼(B)、鈦(Ti)、鐵(Fe)、鈉(Na)及鉀(κ) 等兀素的氧化物。若使用鹼性網狀物改質劑,則包括在該 等未酸浸之Ε型玻璃内的量傾向於為<2〇 wt%。包含鎂、 鈣、鋁、鋅、鈉及鉀的玻璃係較佳。 多孔性說明 基質之多孔性係產生本發明觸媒組合物的另一相關態 樣。通常’基質應為實質上無孔,但實際上可能存在數量 126434.doc -25- 200848158 上無關緊要,對於觸媒組合物之預定用途沒有不利影響的 微孔隙、中孔隙及/或大孔隙體積。由於材料中的微孔隙 體積經常難以偵測,本說明使用兩種表面積量測法來測定 基貝疋否實質上無孔,以鑑別本發明之觸媒組合物。
第一項表面積量測係藉由適用於接受量測之預期表面積 範圍的熱吸附/脫附方法進行測定,可用於偵測微孔隙、' 中孔隙及/或大孔隙之程度。例如,對於較大表面積量測 (例如 >約3 m2/g)N2 BET,按照ASTM D3663_〇3所述的方 法,(’’S.A.ww/,),可能係較佳的表面積量測技術。然 而,對於較小表面積量測(例如 <約3 m2/g)Kr ΒΕτ,按照 ASTM D4780-95所述的方法,(”S.A心術,,),τ能係較佳 的表面積量測技術。熟習分析固體及半固體材料表面積之 技術者將很清楚用於偵測微孔隙、中孔隙及/或大孔隙程 度的最佳表面積量測方法。第二項量測係鈉化學吸附表 面積("S.A·〆),可使用某類分析方法(R.心在仏油外 John Wiley & Sons (1979)第 2〇3 及 353 頁描述)表 示為NaOH滴定液的變化與時間&,並按照s A*變化率 (”SARC〇更具體的定義。 因此,如本文所定義’基質實質上無孔,前提為基質的 S.A,捕或S.A.心撕處於約〇 〇1 m2/g至約i〇 m2/g之間, 而其小於或等於〇·5。如以上更詳細的討論, SAR‘係Na〇H滴定液的兩種體積之比,其分母為最初使 用的NaOH滴定溶液之體積,即最初用於在零時^。滴定一 基質裝液混合物,該基f漿液混合物在3.4 M NaC1溶液 126434.doc -26 - 200848158 (pH 4至pH 9)中在約25。(:中包含15公克之基質。但,如上 所述’在最初的NaOH滴定開始用於SARC勤測定之前,含 水漿液混合物必須首先相應地用少量酸(HC1)或鹼(Na0H) 调整為pH 4。另外,仍如上所述,Na〇H滴定液(用於3個5 分鐘的時間間隔、在丨5分鐘内將基質漿液混合物保持在pH 9)之累積體積為V總-V初(即Vy 15),此為比率SARC心之分 子。所以’若V總-V初小於或等於〇·5 V初,相應的SARC勤則 小於或等於0.5。因此,如本文所定義,sARC—g 0.5的基 質實質上無孔,前提為基質之8.尤^_5以或亦在約 0.01 m2/g至約1〇 m2/g之間。若滿足了該等表面積參數,就 基質有任何微孔隙、中孔隙及/或大孔隙體積而言,可有 不充分的濃度、分布及/或類型,因而可對觸媒組合物達 成預期用途的期望性能產生不利影響。 鈉表面積(’’S.A.a^’’)係一種經驗上的滴定程序,係為粒 狀、粉末狀及懸浮凝膠形式(SUSpen(jed sol form)的基本上 純二氧化矽(Si〇2)所開發。S.A·—係測定表面質子位置 (GlaSS-CTH+)之反應性及可及性的量度,對於純的二氧化 石夕’相當於Si-0_H+位置。矽酸鹽玻璃及晶體矽酸鹽與純 的二氧化矽(Si〇2)在組成上有顯著不同,關於此種滴定程 序之化學計量法,矽酸鹽玻璃及晶體矽酸鹽之行為不能根 據在S.A·^實驗中測定之NaOH滴定液的絕對值得知戍預 測。因此,Sears及Iler用來將S.A·勤實驗的NaOH體積與所 研九 氧化秒材料之Ν;2·ΒΕΤ表面積關聯的方程式,並不 適合可靠預測更複雜的矽酸鹽組合物之絕對表面積。 126434.doc -27- 200848158 預期情況,因為能夠存在於組成不同之玻璃的Qlass_〇 & 基團可包括如 Α1·ο η+、Β·〇-Η+、Ti_〇-H+、Mg 〇-H+及與 單個矽2位置的多個Si-〇-H+部分結合之更多*同結構的質 子群(Q2群)。另-方面,"石夕樣"玻璃组合物(例如酸浸石 英)的總表面積可能可使用S.A.心實驗可靠地確定,前提為 最小的孔隙大小在標準氣相BET量測可達到的範圍内,因 為其主要由連網的Si〇2及Si_〇_H+部分組成。然而,⑴_ 〇Ή+部分對於氫氧根離子及鈉離子的擴散可及性,及多微 孔對比中孔隙、大孔隙及/或實質上無孔區域的相對百分 率’應可根據Na〇H的量(在S.A.h實驗中為保持最終之 值9 ’必須對比時間添加)(滴定剂)進行㈣。所以,總言
之,Glass-0-H+部分對於〇H-及Na+對比時間的可及性如 2述SARC&實驗所確定,可作為存在微孔隙的合理可 罪里度’包括標準氣相BET量測不可及的某類多孔性。 較佳地’基質之表面積在其離子浸出處理後將實質上保 持不變,對於大部分耐驗("AR")玻璃而言,此為常見情 況然而’在某些情況下,某些自基質網狀物消耗之離子 不θ 員著办響基貝之微孔結構(若有),因而避免對觸媒組 合物達成預定用途的期望性能產生 網狀物上有顯著的離子消耗及伴生之浸出,在基= 可能士產生多微孔區域。因此,如上所述,SAR‘大於約 t表不存在此種多微孔結構。顯示該等特性之基質網 狀物已產生了足夠的微孔結構’特別係在基質區域中,此 種微孔結構將對基質維持表面活性狀態之能力產生不利影 126434.doc -28- 200848158 響,因此對觸媒組合物達成預定用途的期望性能產 影響。 基質形狀、形式及尺寸說明 用於產生本發明觸媒組合物之基質具有多種形狀及形 式。合適形狀的實例包括但不限於:纖維、原纖化纖維、 圓柱形顆粒(例如球粒)、球狀顆粒(例如球體)、橢圓形顆 粒(例如橢圓體)、扁平顆粒(例如薄片)、不規則斷裂顆 粒、螺旋形或螺旋狀的顆粒及其組合。 可形成此等基質形狀之合適成形體或複合材料的實例包 括但不限於:機織複合材料、非機織複合材料、網眼織 物、壓出物、環形物、鞍狀物、柱體、薄臈、螺旋結合 膜、濾器、纖維絲、切短纖維及其組合。 在某些情況下,視觸媒組合物之預定用途而定,可使用 任何一種合適材料作為成形介質,與催化基質形成成形體 或複合材料(總稱,,複合材料”),包括但不限於軟水鋁石 (boehmite)、水合二氧化鈦及Ti〇2、水合氧化鍅及Zr〇2, J 7氧化鋁、α氧化鋁、二氧化矽、黏土、天然及合成聚合纖 維、聚合樹脂及溶劑及水溶性聚合物,無論基質是否包括 11或2型催化成分(以下更洋細說明)。較佳地,催化基質 應位於或實質接近複合材料之外表面(即位於複合材料之 外周邊)。在不受理論約束的情況下,據認為,若將催化 基貝之貝貝部为置於觸媒複合材料之外部周圍區域(,,複人 材料周邊”)上及/或内,將減小產生非想要之内部複合材料 擴散效應的程度。 126434.doc -29- 200848158 所以,應理解,用以將催化基質之實質部分定位在複合 材料周邊内及/或上的合適距離,將取決於觸媒複合材料 之預定用途、觸媒複合材料之整體尺寸及形狀及催化基質 之整體尺寸及形狀。因此,在各種複合材料形狀及尺寸 中,該複合材料周邊的平均厚度(在該複合材料周邊上及/ 或内可置放催化基質)通常為約1微米至約4 〇 〇微米之間。 然而,該複合材料周邊的平均厚度較佳在約i微米至約25〇 微米之間,更佳在約1微米至約15〇微米之間。 然而,視觸媒組合物之預定用途而定,在某些情況下, 可能需要將基質實質上分布於整個成形介質上。例如但不 限於,在希要擴大反應物及/或反應中間物暴露之製程 中,較佳在整個成形介質上複合基質(無論係丨型或2型催 化活性基質),具有可控之孔隙大小分布雖然較佳但並非 必要。 用於產生成形體或複合材料的基質之最小尺寸(即基質 顆粒之平均最大尺寸)通常在大於約GG5微米至小於或等於 約150微米之間,較佳在約〇 2微米至小於或等於約⑼微 米之間’更佳在約0.2微米到約5〇微米之間 '然而,視組 合物之預定用途及其他可能受到觸媒組合之形狀及形式影 響的製程變數而定,超出該範圍的基質仍然可有效,例如 在上述之連續纖維形式中,不會對觸媒組合物之期望性能 產生不利影響。 、熟習此項技術者應理解,複合操作可能將潛在的大孔 隙、中孔隙及/或微孔隙度引入成品的複合材料。然而, 126434.doc -30- 200848158 此多孔性未引入觸媒組 在複合操作製程中,如本文所述 合物之官能化表面組分。 π·基質表面活化 用於產生本發明觸媒組合物之基質可藉由—或多種第一 成分使表面活化,該第一成分具有與基質的第一類離子 及/或靜電相互作用("丨型成分前驅物")。如以下更詳細所 述,1型成分前驅物可能本身就有催化效力或係可經進一 步處理來產生催化活性區域,在基質表面上及/或内的平 均厚度為$約30奈米,較佳為$約2〇奈米奈米之平均厚 度,更佳為$約10奈米奈米之平均厚度。例如,在某些情 況下,取決於觸媒組合物之預定用途,若所獲得之基質在 適於預定用途的範圍内具有適當類型及程度之孔隙結構 (若有)及等電點(IEP),基質在接收時可能具有充分表=活 性,可有效催化。雖非必要但較佳,基質可經處理來進一 步修改及/或改進其表面活性。另外,基質亦可藉由處理 來移除任何預計可能干擾觸媒組合物性能的有機塗料或其 他可能之污染物。此外’如以下更詳細論述,在"2型成分 前驅物整合處理"下’取決於觸媒組合物之預定用途,更 佳的做法可能是㈣子交換(IEX)、㈣子交換(㈣及/或 靜電吸附(EA)處理方法進-步處理基質之表面,該等處理 方法將一或多種第二成分整合至基質表面上及/或内該 基質表面具有第二類與基質之離子及/或靜電相互作用, :因此產生催化活性區_,在基質表面上及/或内的平均 厚度為S3G奈米,較佳為$ 2〇奈米,更佳為㈣奈米。 126434.doc -31· 200848158 基質污染物移除處理 視典型情況下在基質表面上發現之物質的組成及該物= 是否預計會干擾觸媒組合物之製備及/或干擾觸媒組人物 達成預定用途的期望性能而定,可選擇進行污染物移除處 理。例如,典型情況下,AR型玻璃使用有機塗層製造(亦 即施膠),該有機塗層用於促進加工處理,例如在含水士周 配物中之分散。然而,即使不會干擾觸媒組合物之大部分 (兔·非全部)預定用途之催化性能,該有機塗層或施膠亦可 能會干擾觸媒組合物之製備。所以應移除有機塗層。 烺燒係適用於移除此種有機塗層的一種較佳方法。因為 此項處理之主要目標係將污染物自基質移除,因此此類锻 燒處理的條件對於基質成功的表面活化並非特別重要。在 某些情況下,取決於欲自基質移除之污染物的性質,溶 劑、界面活性劑、水溶液清洗或其他適用的方法可用於移 除污染物,達到滿意的效果。 然而,根據所使用之煅燒程度,較佳地在氧化性氣氛 (例如在空氣或氧氣中)中煅燒基質。另外很重要的係,要 選擇約高的煅燒溫度來移除目標污染物,但煅燒溫度又要 夠低以合理避免材料之軟化點。通常,煅燒溫度應至少比 所選基質材料之軟化點低約50。較佳地,烺燒溫度應至 少比所選基質材料之軟化點低約100°C。例如,在使用AR 型玻璃時,大部分AR型玻璃可接受之移除污染物的緞燒 溫度在約300。(:至約700°C之間。通常,所選擇之基質材料 應煅燒約2至14小時,較佳煅燒4至8小時。儘管如此,取 126434.doc -32- 200848158 決於所獲基質之性質及欲自基質移除之目標污染物的性 質’煅燒時間可在該等時間範圍外變化。 藉由離子浸出處理達成表面活化 在任何潛在之污染物實質上自基質移除以後,基質可藉 由處理來產生表面活性狀態及所要之等電點("IEP”),前提 為以基質獲得的最初IEP不在所要之範圍内。然而,在某 些情況下,所接收的基質可能具有足夠的表面活性,需要 使用一或多種其他處理(在以下更詳細說明)進一步改質, 而不使用第一類離子浸出(比^)處理(此會在以下更詳細 說明的其他處理中首先論述)。換言之,基質之元素組 成,特別係在外表面或實質上接近外表面上的元素組成, 可能足以獲得所要之IEp。然而,在很多情況下,基質之 兀素組成將需要一些改質來改變最初的IEP並獲得適合的 IEP,接著按照觸媒組合物之預定用途,獲得在類型及程 度上符合要求的表面活性狀態。 該表面活性狀態,在一或多種第一成分具有⑴第一氧化 狀〜、及(η)第一類與基質的離子及/或靜電相互作用的情況 、可月b足以產生催化活性區域,在基質表面上及/或内 的平均厚度為$約3〇奈米,較佳為^約2〇奈米,更佳為^ 、勺1 〇不米,且因此提供觸媒組合物達成預定用途的期望性 此。例如但不限於,基質表面上及/或内的布忍司特 = r〇nsted)或路易士(Lewis)酸位及布忍司特或路易士驗位 能夠有效促進-些烴、雜烴(例如含氧烴)及非烴處理、轉 化及/或精煉製程。 126434.doc -33- 200848158 ’在其他情況下,基於觸媒組合物之預定用途,可 =的方式係用—或多種如下所述的離子《法來進- 基質表:,以達成⑴可與第—氧化狀態相同或不同 石 氧化狀悲’及(11)第二類與基質的離子及 =…產生催化活性區域,在基質表面上及/或内目 的平均厚度為I約30奈米,較佳為 約10奈米。 -勺2〇不未’更佳為各
現轉至表面活化處理,表面活化處理包括至少―种離子 次出處理,用以獲得第一類或i類離子交換(iex·”基質。 然而’應理解,若所接收的基質具有適合觸媒組合物達成 預定^途之IEP,㈣X]亦準備用於說明該第—類基質。 k吊》亥離子次出處理係冑由任1可適當的方法執行 即以實質異質之方式自整個基質表面有效移除所需之離子 種類,而不會明顯侵蝕基質網狀物(例如,避免在表面區 域及/或表面下區域產生任何微孔結構)。例如但不限於2 部分酸類物質,無論係無機酸或有機酸,及各種螯合劑, 均適用於離子浸出處理。較佳地’使用無機酉复,例如但不 限於硝酸、磷酸、硫酸、鹽酸、乙酸、過氣酸、氫溴酸、 氣磺酸、三氟乙酸及其組合。 通常,用於離子浸出處理之酸溶液的濃度取決於基質之 特性(例如,欲自玻璃網狀物移除之離子的親和力、在 除網狀物離子後玻璃之強度)、基質之IEp需 而要改變的程度 及觸媒組合物之預定用途。較佳地,用於離 雕丁 /文出處理之 酸溶液的濃度可在約〇·5 wt·%至約50 wt %之μ ^ 〜间,更佳在約 126434.doc -34- 200848158 2.5 wt.°/。至約25 wt.%之間,最佳在約5 wt·%至約i〇 wt.〇/0 之間。 螯合劑亦可用於離子浸出處理,例如,但不限於乙二胺 四乙酸(’’EDTA’’)、冠醚、乙二酸鹽、聚胺、聚羧酸及其組 合。 通系’用於離子浸出處理之螯合劑溶液的濃度取決於基 質之特性(例如,欲自玻璃網狀物移除之離子的親和力、 在移除網狀物離子後玻璃之強度)及觸媒組合物之預定用 返。較佳地’用於離子浸出處理之螯合劑溶液的濃度可在 約0.001 wt·%至飽和度之間,更佳在約001 wt%至飽和度 之間。 通常,會根據所使用之酸或螯合劑之類型及濃度及基質 之特性,選擇用於離子浸出處理的熱處理條件,例如加熱 溫度、加熱時間及混合條件。 視酸溶液或螯合劑溶液之濃度而定,加熱溫度的變化範 圍很大。然而,較佳地,適用於酸離子浸出處理的加熱溫 度在約2(TC至約200°C之間,更佳在約4(rc至約95t之 間’最佳在約60°C至約90°C之間。較佳地,適用於螯合劑 離子浸出處理的加熱溫度在約20°C至約200°c的範圍,更 佳在約40°C至約90°C的範圍。 視酸溶液或螯合劑溶液之濃度及加熱時間而定,適用於 離子浸出處理的加熱時間可改變。較佳地,用於離子浸出 處理的加熱時間在約15分鐘至約48小時之間,更佳在約3〇 分鐘至約12小時之間。 126434.doc -35- 200848158 通常,會根據所使用之酸劑或螯合劑類型及濃度及基質 之特性(例如,欲自玻璃網狀物移除之離子的親和力^ :除:狀物離子後玻璃之強度等)及熱處理之持續時間, ,擇處合條件。例如但不限於,混合條件可為連續或斷 M亦可為機械混合、流化、翻滾、滾動或手動混合。 人總之’冑劑或螯合劑濃度、&處理條件及混合條件的組 合,會根據在酸劑或螯合劑與目標基質離子之間達成足夠 的離子交:(”IEX")程度予以確定,用以產生合適的等電點 電荷之類型及程度,以達成基質的後處理或觸媒組 合物的預定用途所需之表面活性狀態。 醇或丙⑹清洗經離子浸出處理之基f,並在約室内溫度 至110 C之溫度下乾燥約20至24小時。 反離子交換處理 在離子次出處理完成後,較佳地以任何合適的方法分離 經離子浸出處理之基質’包括但不限於過濾方式、離心方 式、傾析及其組合。然I ’用-或多種適當的清洗液(例 如去離子水及/或適用的水溶性有機溶劑,例如甲醇、乙 在有二h况下,取決於觸媒組合物之預定用途,可能較 ‘的方式係對選疋之基質進行反離子交換("MX,,)或兩步 式離子又換處理(在本文巾統稱為Βιχ處理)。處理通常 稱為(但不限於)”反離子,,交換,因為將經離子浸出之基質 /、ι括最初ί多除之一种離子的鹽溶液(例如他⑶混合,經
離子浸出處理而自其哲较A 目基負移除之此种離子(例如Na+)隨後會 置回或返回基質。目俞私丁、支士太上 目月]尚不 >月楚自基質中移除之離子是否 126434.doc -36- 200848158 一定會返回最初在基質 被置換之離子曰μ 據的相同位置。但,無論最初 S為BIX處理而完全或部分改變位置 =不改變位置,都應理解,本文中說 觸 t:::該等可能的離子位點之置放變化而產生之所有 L吊’用於處理經雜早守山 、二離子/文出處理之基質的鹽溶液類型, 取決於將進行反離子交換 丁乂狹之離子類型。較佳地,只 種離子的反離子交換,作Λ宜 m々 換C在某些情況下’可能需要進行兩 種或更夕種離子的反離子交換。 —任何易於藉由上述離子浸出處理方法移除之離子均可進 4亍反離子父換。該雜J3L ,, * 子之一二實例包括但不限於第1族 (以—前的第IA族)驗金屬離子,例如鐘、鈉及卸離子,及來 自第2族(以前的第IIA族)的驗土金屬離子例如鍵、鎂、 鈣離子、NH4 +及烷基銨陽離子,及小型有機聚陽離子。較 佳地,驗金屬離子及NH/係用於ΒΙχ處理的較佳目標離 子,而Na+及ΝΗ/係較佳的ΒΙΧ離子,且Na+係更佳的Βιχ 離子。 通苇用於ΒΪΧ處理之鹽〉谷液濃度,取決於經離子浸出 處理而要經BIX處理的基質類型及用於返回經離子浸出處 理基質之BIX離子的相對親和力,同樣,與ΒΙχ離子返回 基質網狀物中的位點無關(例如,Na+對於基質對比Η+的相 對親和力)°對於大部分類型的玻璃基質,例如但不限於 AR型玻璃、A型玻璃或石英玻璃,約〇〇〇ι咖丨化至5 mol/L濃度之BIX-鹽溶液係較佳,而約q 至3 126434.doc •37- 200848158 mol/LBIX-鹽溶液係更佳。 典型情況下,會根據所使用之BIX_鹽溶液之類型及濃度 及基貝之特性,選擇用於BIX處理的熱處理條件,例如加 熱溫度、加熱時間及混合條件。 較佳地,用於使用BIX-鹽溶液進行Βιχ處理的加熱溫 度,可在約2(TC至約20(rc之間,更佳在約3(Γ(:至約9'5 = 之間。
視BIX-鹽溶液之濃度及所選擇之加熱溫度而定,用於 βιχ處理的加熱時間可改變。較佳地,Βΐχ處理的加熱時 間在約5分鐘至約24小時之間,更佳在約3〇分鐘至約8小時 之間。 通常,會根據所使用之ΒΙΧ溶液類型及濃度及基質之特 性(例如,欲自玻璃網狀物移除之離子的親和力、在移除 網狀物離子後玻璃之強度等)及熱處理之持續時間,選擇 /匕3條件例如但不限於,混合條件可為連續或斷續,亦 可為機械混合、流化、翻滾、滾動或手動混合。 總之,BIX鹽溶液濃度、熱處理條件及混合條件的組 合’實質上係基於返回足夠數量及分配足夠數量之BIX-離 子回到基負進行確定,而與離子於基質網狀物中之位點無 關。返回及分布足夠數量之BIX-離子係用以產生所需之表 面電荷類型及程度,以產生達成基質的後處理或觸媒組合 物的預定用途所要之表面活性狀態。 藉由調整pH來調整基質表面電荷 較佳地’需要用基質上的負表面電荷來支援與帶正電荷 126434.doc -38- 200848158 之成分(例如陽離子性驗土金屬、陽離子性過渡金屬成分 等)的靜電相互作用或親和力。然而,對於一些潛在的觸 媒組合物應用,可能需要使用正表面電荷來支持與帶負電 荷之成分(例如陰離子性過渡金屬氧離子、硫酸根陰離 子、貴金屬多鹵化物陰離子等)的靜電相互作用或親和 力。 通常,可藉由將經離子浸出處理之基質/IEX混合物之pH 值調整為低於或高於基質等電點Γ’ΙΕΡ’’),將基質之表面電 荷改變為淨正性狀態或淨負性狀態。請回想,ΙΕΡ又稱為 零點電荷("ZPC”)。因此,換言之,ΙΕΡ(或ZPC)可視為材 料在初濕時之表面具有淨零表面電荷的pH值。所以,將基 質/IEX水混合物之pH值調整為大於基質IEP(或ZPC)的pH 值,可在基質上產生淨的負表面電荷。另外,將基質/IEX 水混合物之pH值調整為小於基質IEP(或ZPC)的pH值,可 在基質上產生淨的正表面電荷。 例如,但不限於,若AR型玻璃之IEP等於9.6,若將經離 子浸出處理之AR型玻璃的pH值調整為>9.6的pH值,則將 會在玻璃表面產生淨的負表面電荷。視AR型玻璃之IEP分 布而定,較佳的方式可能為將pH值調整為大於基質之IEP 一或兩個或更多個pH值單位,以保證其表面電荷得到充分 支持。
用於進行所述pH值調整之溶液類型,將取決於與其他反 應物之相容性、玻璃穩定性及所要之電荷密度及其他因 素。通常,任何稀鹼均可用於將基質表面電荷調至其IEP 126434.doc -39- 200848158 的右側(亦即產生淨的負表面電荷),而任何稀酸可用於將 基質表面電荷調至其IEP的左侧(亦即產生淨的正表面電 荷)。無機酸及驗或有機酸及驗均可以稀浓度使用,而通 常較佳為無機酸。通常,稀酸溶液或稀鹼溶液之濃度將取 決於所使用的酸或驗類型、其解離常數及適於獲得所要表 面電荷類型及密度的pH值。 在某些情況下,可能需要在使表面電荷產生與某催化成 分或前驅物相同符號的pH值下,整合該催化成分或前驅 物。在該等條件下,靜電吸附(EA)型整合機制係很可能不 會Is生的。然而’在不受理論約束的情況下,在可交換之 表面位置上可能發生直接的離子交換(I]EX)或反交換 (BIX) ’導致催化成分或前驅物之表面整合,該催化成分 或前驅物可能在物理上及/或化學上不同於在靜電吸附 (EA)機制下整合的相同組分。例如,某些基質表面部分包 括可由相同符號的離子催化成分或前驅物置換之陽離子 (或陰離子),該等基質表面部分可提供用於與基質表面部 分進行適量但有效的IEX或BIX之交換位置。例如但不限 於,該等部分,如矽烷氧基(-Si-O· Na+)部分包括可至少部 分由帶正電荷之催化金屬或金屬錯合物前驅物(例如但不 限於Pd(NH3)42+)置換的Na+離子,進而產生具有催化有效 量之催化成分的基質。 藉由調整pH值來控制經BIX處理之基質的表面電荷 如同在IEX處理或第二IEX處理(”ΙΕχ_2處理”,如下論 述)的情況一樣,對於某些BIX處理,可能需要調整?11值7 126434.doc -40- 200848158 但並非必需。同樣,根據將要在IEX-2處理中整合至表面 之第二成分及交換之ΒΙΧ_離子類型,所需ipH調整程度通 常取決於基質的1EP、其IEP對比表面電荷分布曲線及所要 之電荷類型。 用於進行所述pH值調整之溶液類型,將取決於與其他反 應物之相各性、基質在相關pH值範圍内的穩定性及所要之 電%後度及其他因素。通常,任何稀驗均可用於將基質表 面電荷調至其IEP的右側(亦即產生淨的負表面電荷),而任 何稀酸可用於將基質表面電荷調至其IEP的左側(亦即產生 淨的正表面電荷)。無機酸或鹼或有機酸或鹼均可以稀濃 度使用。通常,稀酸溶液或稀鹼溶液之濃度,將取決於所 使用之酸或鹼類型、其解離常數及適於獲得所要表面電荷 類型及密度的pH值。 H1· 2型成分前驅物整合處理 無論基質表面活性係按原樣接收,或係經離子浸出處理 (亦即經IEX-1處理之基質),或經ΒΙχ處理,較佳地,在⑴ 第二離子交換("ΙΕΧ·2”)處理,(ii)靜電吸附(ΕΑ)處理或 某些IEX-2與EA處理之組合中使用至少一種第二成分前驅 物(”2型成分前驅物”)進一步處理基質,以便將一或多種第 一成分前驅物整合在具有第二種與基質的離子及/或靜電 相互作用之基質表面上及/或内。接下來,按照預定用 途’某些2型成分前驅物在未經進一步處理的情況下可產 生催化活性區域,或經進一步處理而產生包括一或多種2 型成分之催化活性區域。但,無論該催化活性區域係由 126434.doc -41 · 200848158 ⑷2型成分前驅物組成,(b)由產生於2型成分前驅物之2型 成分組成,或⑷由⑷及⑻之某組合組成,催化區域在基 質表面上及/或内的平均厚度均為$約3〇奈米, = 約20奈米,更佳為$約1〇奈米。 … 如前所述,纟某些情況下,取決於觸媒合物之預定用 途,按原樣接收或經離子浸出處理之基質可具有催化效 力。然而,對於許多潛在應用,通常更佳的方式 之基質進行IEX-2及/或EA處理。例如但不限於,許多適合 使用本發明觸媒組合物之製程的反應速率、選擇性及/或 能量效率,可藉由置換至少一部分第一成分(”型成分。並 將第二種成分(”2型成分”)與基質表面整合而顯著提高。 在不受理論約束的情況下,藉由與基質表面上及/或内 带相反電荷之特定離子交換位點進行直接或間接的離子相 互作用,藉由與带相反電荷之基質表面進行靜電吸附相互 作用,及某些離子相互作用與靜電吸附相互作用之組合或 某些其他類型之有待瞭解的前驅物_電荷-表面間相互作 用’ 2型成分前驅物離子可得以整合。但,不論相互作用 之性質如何,在按原樣接收之基質、經IEX-1處理之基質 或、、、二BIX-處理之基質產生第二種前驅物電荷-表面間相互 作用的情況下,2型成分前驅物可能因此產生催化活性區 域’該催化活性區域在基質表面上及/或内的平均厚度為 $約30奈米,較佳為$約2〇奈米,更佳為$約1〇奈米。 只是為了便於進行以下討論,且無意限制本文所述本發 明之範圍,本文使用IEX-2來統稱通常稱為孓型成分前驅 126434.doc -42· 200848158 物電何-表面間相互作用或2型成分前驅物相互作用之廣泛 的相互作用。 ' 通常,用於處理經比乂-丨處理或經Βΐχ_處理之基質的鹽 /合液類型,將取決於要在ΙΕχ·2處理中進行離子交換之離 子類型。或是一種離子將進行離子交換,或在某些情況下 需要進行兩種$更多_子之交換,或是同時進行離子交 換,或是按順序進行離子交換。 在兩種不同類型的成分前驅物離子與基質整合之情況 下,本文中该ΙΕΧ-2處理稱為兩次離子交換或兩次汨又_2處 理因此,在二種不同類型的成分前驅物離子與基質整合 之情況下,ΙΕΧ-2處理稱為三次離子交換或三次ΙΕχ_2處 理。 2型成分及前驅物說明 ΙΕΧ-2離子之任何鹽溶液,若對於按原樣接收、經ιε^ 處理或經BIX-處理之基質表面置換離子有化學敏感性,或 是具有電荷親和力來達成與經ΙΕχ_丨處理或經Βιχ_處理之 基質表面的靜電相互作用,即可使用。 所以,ΙΕΧ-2離子能夠作為2型成分之前驅物。如上所 述,根據其預定用it,該等離子性ΙΕχ_2前驅物(即2型成 分前驅物)可能具有催化效力,若是如此,該等離子性 ΙΕΧ-2前驅物就能夠像某類觸媒組合物中的2型成分一樣以 其前驅物狀態工作,但所述離子亦可作為在製備另一類型 之觸媒組合物製程中的賊_2前驅物工作。然而,通常情 況下’離子性ΙΕΧ-2前驅物(可用於獲得與基質表面整合之 126434.doc -43- 200848158 2型成分)包括但不限於布忍司特或路易士酸、布忍司特戍 路易Μ '貴金屬陽離子及責金屬錯合陽離子及陰離子、 過渡金屬陽離子及過渡金屬错合陽離子及陰離子、過渡金 屬氧陰離子、過渡金屬硫屬化物陰離子、主族氧陰離子、 _離子、稀土離子、稀土錯合陽離子及陰離子及其組合。 同樣’取決於觸媒組合物之預定用途,某些ΐΕχ· 本身在前驅物狀態下有催化效力,與適當的基質整合時可 產生2型成分。可選擇在不進一步處理的情況下具有催化 效力之離子性膨2前驅物,某些實例包括但不限於布忍 司特或路易士酸、布忍司特或路易士鹼、貴金屬陽離子、 過渡金屬陽離子、過渡金屬氧陰離子、主族氧陰離子、_ 離子、稀土氫氧根離子、稀土氧化物離子及其組合。 可作為2型成分前驅物之某些貴金屬及過渡金屬實例, 包括但不限於第7族至第丨丨族(以前的第化族、第nb族、第 vb族、第VIb族、第Vb族及第彻族),例如鉑、鈀、鎳、 銅、銀、金、铑、銀、釕、銖、餓、鈷、鐵、錳、辞的離 子鹽及錯合離子鹽及其組合。對於ΙΕχ_2處理,鈀、鉑、 鍺、銥、釕、銖、銅、銀、金及鎳的離子鹽尤其較佳。為 了方便起見,該等族之元素可藉由使用國際理論及應用化 學聯合會(IUPAC)命名系統之元素族編號在 http://pearll.lanl.gov/periodic/defauit.htm 中顯示的化學元 素週期表(並顯示以前使用的族編號)中查詢。 了作為2型成分如驅物之某些過渡金屬氧陰離子實例, 包括但不限於第5族及第6族(以前的第vb族及第vib族)的 126434.doc •44· 200848158 離子鹽’例如V〇43-、 M070 6. , 4 H2W12〇40 、M〇〇42-、 7〇2^ 、Nb60196·、Re0 -芬甘 & 人 鍊、 4及,、、、且合。對於IEX_2處理, 、、鎢及釩的離子鹽尤其較佳。 可作為2型成分前驅物之草此 ^ ^ 视炙杲些過渡金屬硫屬化物陰離子 貝㈣’包括但不限於箆6a 杜 、 、(刖的苐Vlb族)的離子鹽,例 如M〇S4 、WS42·及其組合。
可作為2型成分前驅物之某些主族氧陰離子實例,包括 但不3限於第16族(以前的第%族)的離子鹽,例如时、 P〇4、Secv·及其組合。對於ΙΕχ_2處理,抓2·的離子越 尤其較佳。 1 :作為2型成分前驅物之某些_離子實例,包括但不限 ;弟7知(以刖的苐VHa族)的離子鹽,例如ρ·、ο·、、 I及其組合。對於ΙΕχ_2處理,F•及C1_的離子鹽尤其較佳。 可作為2型成分前驅物之某些稀土離子及稀土錯合陽離 子或離子Λ例’包括但不限於鑭系元素及婀系元素的離子 鹽,例如 La、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、扑、d”
Ho ' Er·、Tm、Yb、Lu、Th、U及其組合。 可用於產生作為2型成分之過渡金屬_碳化物、過渡金 屬-氮化物、過渡金屬_硼化物及過渡金屬_磷化物的某些過 渡金屬實例,包括但不限於鉻、鉬、鎢、鈮、鈕、鐵、 始'鎳的離子鹽及其組合。 IEX·2處理說明 通常,用於IEX-2處理之鹽溶液濃度,取決於經比又^處 理或BIX-處理並要經ΙΕχ_2處理之基質類型及用於與經 126434.doc -45- 200848158 IEX-l處理之基質相互作用及/或整合的ΐΕχ·2離子之相對 親和力。對於大部分類型之玻璃基質(例如但不限於ar 型、A型或鈉鈣(soda_lime)玻璃),約〇 〇〇1㈣%至飽和的 IEX-2鹽溶液係較佳,而約〇 〇〇1 wt %至5⑽% ΐΕχ_2鹽溶 液係更佳。然而,視被視為達成觸媒組合物之預定用途所 必需之催化成分的官能性表面濃度而定,比又_2鹽溶液可 能為小於〇. 〇 〇 1 Wt. %。 若多種離子類型與基質交換,無論為同時進行或按順序 進行,鹽溶液之濃度將按照對於基質上各種成分前驅物所 舄的相對負載及基質適用於一成分前驅物對比另一種成分 前驅物的相對親和力進行調整。例如但不限於,在兩次 IEX-2處理(亦即兩種不同催化成分前驅物與經汨乂^或 BIX-處理之基質整合)或三次ΙΕχ·2處理(亦即三種不同的 催化成分前驅物與經ΙΕΧ-1或經BIX-處理之基質整合)中, 用於沈澱各種離子的鹽溶液濃度將取決於適用於各類與基 質表面整合之成分前驅物的目標相對濃度及對於各種離子 之表面親和力。 典型情況下,會根據所使用之IEX_2鹽溶液類型及濃度 及基質之特性,選擇適用於IEX_2處理的熱處理條件,例 如加熱溫度、加熱時間及混合條件。 較佳地,適合於使用酸進行IEX_2處理的加熱溫度可在 約20°C至約200°C之間,更佳在約30°C至約9〇1之間。 取決於IEX-2鹽溶液之濃度及選定之加熱溫度,用於 IEX-2處理的加熱時間可改變。較佳地,適用於正又_2處理 126434.doc -46- 200848158 的加熱時間在約5分鐘至約4 8小時之間,更佳在約3 〇分鐘 至約5小時之間。 通常’會根據所使用之IEX-2鹽溶液類型及濃度及基質 之特性(例如,欲自玻璃網狀物移除之離子的親和力、在 移除網狀物離子後玻璃之強度等)及熱處理之持續時間, 選擇混合條件。例如但不限於,混合條件可為連續或斷 "、哀,亦可為機械混合、流化、翻滾、滾動或手動混合。 總言之,IEX-2鹽溶液濃度、熱處理狀態及混合條件的 組合’實質上係基於在基質上及/或内整合足夠數量之 IEX-2離子及ΙΕΧ-2離子之分布予以確定,而與基質表面之 物理化學結合的性質無關,用以產生所需之表面電荷類型 及私度’以產生達成觸媒組合物之預定用途所需的表面活 性狀態。 藉由調整pH來調整基質表面電荷 如上所述,考慮到在第二ΙΕΧΓΙΕΧ-2”)處理中將與表面 正口之2型成分前驅物,所需的{)11調整程度通常將取決於 基質之IEP、基質之IEp對比表面電荷分布曲線及所要之電 何類型。例如但不限於,對於IEp等於8的基質,較佳地, 基質/IEX-2混合物之pH值調整為約8至約12之間,更佳為 約9至約11之間。 用於進行所述pH值調整之溶液類型,將取決於與其他反 :物之相谷性、基質在相關值範圍内的穩定性及所要之 電荷密度及其他因素。通常,任何稀驗均可用於將基質表 面電何调至其IEP的右側(亦即產生淨的負表面電荷),而任 126434.doc •47- 200848158 何稀酸可用於將基質表面電荷調至其IEp的左側(亦即產生 淨的正表面電荷)。無機酸或鹼或有機酸或鹼均可以稀浓 度使用’而通㊉較佳為有機鹼。通常,稀酸溶液或稀鹼溶 液之濃度’將取決於所使用之酸或驗類型、其解離常數及 適於獲得所要表面電荷類型及密度的]?11值。 在1EX·2處理完成後,較佳地,經IEX-2處理之基質可使 用任何合適的方法分離,包括但不限於過濾方式、離心方 式、傾析及其組合。然後,經ΙΕΧ-2處理之基質用一或多 種合適的清洗液(例如蒸餾水或去離子水、稀鹼或稀酸及/ 或合適的水溶性有機溶劑,例如甲醇、乙醇或丙酮)清 洗’並在約litre之溫度下乾燥約20至24小時。 IV·沈澱後處理說明 視需要,在經正又_2處理之基質得以分離後,可僅乾 燥锻燒,在氧化條件下锻燒,隨後還原或進一步氧化, 在不煅燒的情況下還原或在不煅燒的情況下氧化。可按照 而要用5適的還原、硫化、碳化、氮化、磷化或硼化試 劑(-IDING試劑),在氣㈣液相中執行表面沈澱之過渡金 屬離子、氧陰離子及/或硫陰離子的反應,以產生相應的 催化有效之金屬硫化物/硫氧化物、金屬碳化物/碳氧化 物、金屬氮化物/氮氧化物、金屬硼化物或金屬磷化物成 分。 通¥,但不限於,沈澱後煅燒處理的目的實質上為分解 金屬平衡離子或配體,1將金屬、金屬氧化物、金屬硫屬 化物等更緊密地與基質表面整合,並移除任何未在先前的 126434.doc -48- 200848158 乾燥處理中移除的殘餘水。 用於經IEX-2處理之基質的煅燒處理條件,對於基質之 成功表面活化並非特別重要’然而’該等條件只應足夠嚴 格’能夠以催化有效量產生至少一個具有沈澱之成分前驅 物的催化活性區域。但就使用煅燒而言,基質首先在氧化 性氣氛(例如在空氣或氧氣)中煅燒。另外,重要的係,選 擇夠高的锻燒溫度以確保所關注之2型成分前驅物被氧化 而且任何殘餘水得到移除(若仍有任何殘餘水存在),但煅 燒溫度亦應夠低,能夠合理避免基質之軟化點及非所要之 沈澱成分前驅物分解。 例如,但不限於,沈澱之硫酸鹽需要煅燒條件來分解所 結合之%離子並將硫酸根固定於表面上,但該等條件不得 顯著將硫酸鹽分解成揮發性的硫氧化物。同樣地,金屬氧 陰離子要求煅燒條件來分解所結合之陽離子並將陰離子以 氧化物形式固定於表面上,但條件不得嚴格到使金屬氧化 物自表面揮發或造成金屬氧化物溶入基質。最後,貴金屬 及錯合物應在以下條件煅燒:分解所存在的配體及陰離 子,但不得嚴格到使貴金屬聚集在表面上。鑒於此原因, 如以下更詳細說明,貴金屬較佳在沒有煅燒的情況下直接 還原。 通常’锻燒溫度應至少比選定基質軟化點低至少約1 〇 〇 °C。煅燒溫度應在約100°C至700°c之間,更佳在約200°C 至600°C之間,最佳在約300°c至500°C之間。 典型情況下,經IEX-2處理之基質煅燒約1至約24個小 126434.doc -49- 200848158 時’較佳锻燒約2至約12個小時。儘管如此,視與基質整 合之:型成分而定,該項煅燒時間可在該等範圍以外變化。 通吊,但不限於’沈澱後還原處理目的為至少實質上 (若非完全)將催化成分前驅物(例如金屬、金屬氧化物或金 屬&化物)還原成與基質表面整合的較低氧化狀態。合適 還原劑的實例包括但不限於〇〇及私。%係較佳的還原 劑,其流動速率較佳在每公克基質約〇.〇1 L/hr至約ι〇〇 L/hr之間,更佳其流動速率在每公克基質^ i L/hr 之間。 典型情況下,還原溫度應在〇1至6〇〇。(:之間,前提為所 選擇之溫度比基質之軟化點至少低1⑻。C。 通常,經IEX-2處理之基質要經約01小時至約48小時之 還原處理,較佳經約1小時至約8小時之還原處理。 或者,經IEX-2處理之基質可藉由溶液相處理進行還 原,該溶液相處理使用可溶性還原劑(例如但不限於肼、 氫化鈉、氫化鋁鋰及其組合)在合適的溶劑(例如水或乙醚) 中進行。 通系,但不限於,沈澱後一IDING反應處理的目的為在 另外使還原的金屬與包含較低原子量_1〇1^〇元素之試劑反 應的同時,還原金屬離子、金屬氧陰離子及/或金屬硫陰 離子。在某些情況下,直接-IDING會在沒有同時發生金屬 氧化態還原的情況下發生,例如某些硫化處理。 典型的氣相-IDING試劑包括但不限於硫化氫、甲硫醇 及一甲基硫(硫化試劑)' 氨(氮化試劑)、甲烧、乙烧及其 126434.doc -50- 200848158 他輕質烴類(碳化試劑)。該等氣相-IDING試劑可在環境壓 力下或加壓下直接與經IEX_2處理之基質起反應,或是在 與惰性氣體或氫氣混合之氣體中與與經ΙΕχ_2處理之基質 起反應,進而產生相應的硫化物、碳化物或氮化物。可能 有催化效力之部分一IDED產物(包括硫氧化物、碳氧化物及 氮氧化物)亦可藉由下述方式產生:與實質上原樣接收/獲 知之基質、經ΙΕΧ-2處理之整合基質、經ΙΕχ_2處理之煅燒 基質或經ΙΕΧ-2處理之還原基質進行不完全反應。 藉由兩次離子交換(兩次ΙΕΧ_2處理)基質之還原處理, 可產生金屬磷化物,其中一項ΙΕχ_2處理係一或多種過渡 金屬離子,而另一項ΙΕΧ-2處理係碗酸根離子。較佳地, 忒兩項ΙΕΧ-2處理可按順序執行。另外,金屬磷化物可藉 由使用氣相磷化試劑(例如但不限於磷化氫(ρΗ3))來產生所 要之金屬磷化物。例如,以處於合適氧化態之所需過渡金 屬進行單一離子交換之基質(經單— ΙΕχ_2處理之基質),可 進一步用ΡΗ3處理來產生所需的金屬磷化物。 溶液相處理可用於產生金屬硫化物、金屬硼化物及金屬 磷化物催化成分。產生金屬硫化物之典型溶體處理包括但 不限於在室溫至回流溫度之||圍0,以有效濃度之六甲基 二矽硫烷有機溶液處理經ΙΕΧ_2處理之金屬_離子·整合基 質,歷時之時間足以在基質表面上及/或内產生催化有效 量之催化成分。 產生硼化物之典型溶液相處理包括但不限於,對於經 ΙΕΧ-2處理之金屬-離子·整合基質,在室溫至回流溫度之 126434.doc -51 - 200848158 間’歷時有效時間進行棚氫化納或删氫化鉀水溶液處理。 產生磷化物之典型溶液相處理包括在室溫至回流之範圍 内,對於經IEX-2處理之金屬·離子-整合基質進行次磷酸鈉 水溶液處理,歷時時間之足以在基質表面上及/或内產生 催化有效量之催化成分。 V·催化活性區域說明 由於任何上述基質處理而產生的催化活性區域,將具有 (i)小於或專於約3 〇奈米之平均厚度,較佳為$約2 〇奈米, 更佳為S約10奈米,及(ii)催化有效量之至少一種催化成 分。較佳地,使用XPS光譜學確定催化區域的平均厚度, XPS光譜學使用稱為濺射深度分布之分層蝕刻技術(會在以 下提供實例中的分析方法下更詳細說明)。然而,熟習此 項技術者所知的其他分析技術亦可用來確定催化成分對比 成分之相關基質表面的大體位置。所以,基質催化區域的 平均厚度可使用(例如但不限於)透射電子顯微鏡術(TEM) 或掃描TEM(STEM,亦在以下更詳細說明)予以確定。熟 習此項技術者對XPS或TEM程序均有透徹的瞭解。 應理解,在極限情況下,無論催化活性區域係由IEXq 處理或IEX-2處理(有或無BIX處理)所產生,對於本發明之 任何觸媒組合物而言,催化活性區域的厚度一般(a)不會在 實質上穿過基質之表面區域或(b)不會超過基質之外表面約 30奈米厚度,較佳不超過約2〇奈米厚度,更佳不超過丨❹奈 米厚度。關於在經處理之基質上及/或内一或多個催化活 性區域的定位,亦應理解催化活性區域可能: 126434.doc -52- 200848158 (a) 在基質之外表面,及存在任何 & I永時,在基質之孔隙壁 表面; (b) 在基質之表面區域中,亦即在 # I質外表面以下約30奈 米,較佳在基質外表面以下約2〇 承社—*併L * υ /丁、木,更佳在基質外表 面以下約10奈米;當存在任何丨 予杜1 η孔隙時,在基質孔隙壁表 面以下約30奈米,較佳在基質孔隙壁表面以下約⑼奈 米,更佳在基質孔隙壁表面以下約1G奈米,但在基質表 面下區域以上;
(c) 在基質之外表面上面或以上’當存結何孔隙時部分 在基質孔隙壁表面上或以上’而部分位於基質之表面區 域中,或 (d) (a)、(b)及(c)之組合。 通常,無論為1型成分或2型成分,催化成分之量可在約 0_0002 wt·%至約5 wt.%之間,較佳在約〇 〇〇〇2 wt %至約2 wt·%之間,更佳在約〇 〇〇〇5 wt %至約1 wt %之間。而且, 本發明觸媒組合物之催化活性區域可為連續或不連續。 不受理論約束的情況下,據認為,覆蓋有不連續的催化 活性區域之觸媒組合物,與實質上覆蓋有連續或更廣泛之 連續催化活性區域的催化成分相比,至少同樣有效,而且 在有些情況下更為有效。催化有效區域在基質上的外表面 覆蓋範圍之程度,可在低至〇·〇〇〇1%覆蓋至高達1〇〇%覆蓋 之間。較佳地,催化有效區域之外表面覆蓋的程度在約 0.0001%至約10%之間,更佳在約0 0001%至約之間。 但’在不受理論約束的情況下,據認為,觸媒組合物,特 126434.doc -53- 200848158 別係具有較低催化成分wt.%負載之觸媒組合物,很可能催 化有效性更強,因為在經處理之基質上及/或内的催化活 性區域變得更為分散(亦即在催化活性區域之間更大程度 的分布及分開)。 催化活性區域及其他上述觸媒組合物特性,均係基於發 明人對於進入穩態反應條件之前觸媒組合物狀態的最佳可 得資訊。一或多種所述特性可改變的程度並不確定,而且 大部分不可預測。儘管如此,在不受理論約束的情況下認 為,由於觸媒組合物促進其預定製程反應,本文所述之觸 媒組合物的官能性表面活性將允許與基質整合之催化成分 的電荷及/或幾何定位及其他成分特性顯著變化。因此= 應理解,本文所述的本發明範圍,同樣擴展至在穩態反應 條件下由所主張之組合物產生的所有觸媒組合物。 VI·觸媒組合物在脫氮化方法中的應用 -般而言,上述類型的觸媒組合物對由於產物或反應物 之粒子内擴散阻力而使觸媒活性及選擇性受到限制的製程 (亦即擴散受限製程)最為有利。但’該等觸媒組合物還可 被用於不-定受到擴散限制的製程。例如,若沒有限制, -些製程僅僅需要上述類型的觸媒組合物提供單一類型之 催化相互作用,以幫助降低某個製程反應之活化能量。 此,較低的活化能量可使該製程具有更好的 (例如,驅動該製程所需之能量變 寸, ^ ^ )因此,進行商掌化 生產亦就更具成本效益。 』*化 脫氫化方法係上述觸媒組合物 J有利用於處理烴、雜烴 126434.doc -54- 200848158 及其混合物的一類方法。本文所使用之烴係指僅由碳原子 (C)及氫原子(H)構成的一群化合物,而本文所使用之雜烴 係指主要由碳原子(C)及氫原子(H)構成,但同時還含有除 碳及氫以外的至少一種其他原子(例如但不限於氧(〇)、氮 (N)及/或硫(S))的一群化合物。脫氫環化方法亦可使用上 述類型之觸媒組合物有利地進行。 在脫氫化或脫氫環化方法中,適於使用上述類型之觸媒 組合物進行脫氫化及/或脫氫環化的含有烴及/或雜烴之製 程流一般包括具有i至約3〇個碳原子之烴,但在某些情況 下可能超過30個碳原子,其中,烴具有至少一個可脫氫化 位點或可脫氫環化位點,在針對所需產物、產率及/或製 私效率之適當脫氫化或脫氫環化條件下(以下更詳細描 述)’易於脫氫化或脫氫環化。 製程流包括但不限於原料流、中間轉移流、再循環流 及/或排放流。本文所用之可脫氫化位點係指具有至少一 個碳原子(C)或一個雜原子的原子位置,但一般為含碳的 原子位置,而雜原子可為(但不限於)氧(〇)、氮(N)或硫 (S)。然而,無論如何,可脫氳化位點都具有至少一個飽 和度,而且在適當的反應條件下,有觸媒組合物參與時, 合易達到至少部分不飽和。本文所用之可脫氫環化位點係 指具有至少一個碳原子(c)或雜原子之原子位置,但一般 為3奴的原子位置,而雜原子可為(但不限於)氧(〇)、氮 W或硫⑻u ’無論何種情況,可脫氫環化位點具有 至少一個飽和度’而且在適當的反應條件下,有觸媒組合 126434.doc •55- 200848158 物參與時,容易達到至少部分不飽和,且能與至少一個其 他可脫氫環化位點形成共價鍵,而形成具有至少三個或三 個以上原子的環,其中包含至少兩個碳原子。 因此,適於使用上述類型之觸媒組合物脫氫化的烴及/ 或雜烴包括(但不限於)烷烴、異鏈烷烴、烷基芳香烴、環 ㈣及稀烴。使用上❹貞型之觸媒組合物日夺,適合脫 之較佳烴類為具2至約30個碳原子之正鏈烷烴◎更佳的正 鏈烷烴為具2至15個碳原子者。 例如,適於使用上述類型之觸媒組合物脫氫環化的烴 及/或雜烴包括(但不限於)正鏈烷烴及正鏈雜烷烴(n〇rmai hetero_paraffins) ’通常轉化為對應的芳香族產物(如正辛 烷變成乙苯或二甲苯)或其他所需之環稀或雜環烯產物。 使用上述類型之觸媒組合物時,適合脫氫環化之較佳烴類 為具3至約30個碳原子之正鏈烧烴,更佳者為具3至15個碳 原子之正鏈燒烴。 y使用具有-或多個氫化區之各類反應器執行脫氯化或 脫虱壞化方法,使得,反應烴原料流可與保持在脫氫化條 件下的一個脫氫化區中的觸媒組合物充分接觸(以下更詳 細描述)。該接觸可在固定觸媒床系統、移動觸媒床系 統、流化床系統中進行,亦可使用上述各類不同觸媒複合 物,在批次操作中進行。 一般而言’較佳採用固定床系統。在固定床系統中,烴 原料流首先經預加熱至所需之反應溫度,然後流入含有固 疋觸媒複合物床之脫氫化區。該脫氫化區自身可能包括一 126434.doc • 56 - 200848158 或多個獨立的反應區,它們之間有加熱手段,可 應區輸入端保持所需之反應溫度。烴能夠以向上 徑向流動方式接觸觸媒床。較佳使煙徑向流過觸媒床。:
烴在接觸觸媒時可為液相、氣液混合㈣氣相,較佳為氣X 相。 上述觸媒組合物在何種職化或脫氫環化條件下可用於 許多氫化方法’同樣取決於所需之產物、產率及/或製程 效率,該等脫氫化或脫氫環化條件包 約赋至約 力範圍-般在約40 kPa至約1g,342 kpa,且較佳在約%… 至約2,758 kPa’(e)稀釋氣(如氫氣,可降低觸媒組合物之 結焦速度)與可脫氫化或可脫氫環化烴之莫耳比一般在約 0.1:1至約40:1,且較佳在約1:1至約1〇:1,及((1)反應器中 的液時空速(LHSV)範圍一般在約〇1至約1〇〇,且較佳在約 0.5 hr·1 至約 40 hr·1。 脫氫化區之排放流通常含有未轉化之可脫氫化烴、氫氣 及脫氫化反應產物。排放流通常經冷卻後送至氫分離區, 以自富烴液相中分離出富氫氣相。一般而言,富烴液相藉 由合適的選擇性吸附劑、選擇性溶劑、選擇性反應或藉由 合適的分餾方案進一步分離。未轉化之可脫氫化烴經回 收,且可再循環至脫氫化區。脫氫化反應產物將回收作為 最終產物或作為製備其他化合物之中間物。 在流入可脫氫化區之前、期間或之後,可脫氫化烴可與 稀釋劑混合。稀釋劑可為氫氣、蒸汽、甲烷、乙烷、二氧 126434.doc -57- 200848158 4 A II H 4氣等氣體或其混合物,氫氣係首選的 劑。-般而吕,當氫氣作為稀釋劑時,用量應足 氣與煙之莫耳比為約ο·1:1至約㈣,其中莫耳比為= 至約10:1時之牡要县从 、、, m果最佳。达入脫虱化區之稀釋氫氣流通常 為於氫分離區中自脫氫化區排放流中分離出來的再循環 氫。 又 可連續或斷續地向脫氫化區添加水或諸如醇、駿、醚或 酮等在脫氫化條件下可分解形成水的物質,添加量按當量 水計算,按重量計大約占烴原料流的約i ppm至約20,_ ppm。對具2至30個或更多個碳原子之烷烴進行脫氫化時, 按重ϊ什約1 ppm至約i〇,〇〇〇 ppm或水添加劑之效果最佳。 實例 現在結合以下實例更詳細說明本發明,以下實例說明或 模擬了涉及本發明實踐的多個層面。應當理解,在本發明 精神實質内的所有改變均希望得到保護,因此不能認為本 發明僅侷限於這些實例。 具有耐鹼(AR)玻璃基質之觸媒組合物 實例1 AR玻璃上之鈀
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Anti-CrakTM HD樣品,即平均直徑約為17至2〇微米之玻璃 纖維。 第一步’對按原樣接收之AR玻璃樣品進行煅燒熱處 理。在該處理中,AR玻璃在空氣流速為1 L/hr的空氣氣氛 126434.doc -58- 200848158 及600°C之溫度下煅燒4小時。 第二步,對經煅燒之AR玻璃進行酸浸處理。將25公克 經锻燒之AR玻璃及3公升5.5 wt·%之石肖酸各自置於4公升之 塑膠廣口容器内。將該塑膠容器置於60°c之通風烘箱内一 小時,每1 5分鐘用手稍微搖晃一下。酸浸處理完成之後, 使用帶有Whatman 541濾紙之布氏(Buchner)漏斗過濾樣 品,並使用約7·6公升去離子水清洗。然後,在u〇〇c之溫 度下,將經酸浸之樣品乾燥22小時。 第三步,對經酸浸處理之AR玻璃進行離子交換(ΙΕχ)處 理。在本實例中,使用二氫氧四胺鈀[pd(NH3)4](〇H)2來製 備80毫升0.1 wt.%之鈀溶液用於離子交換(,,ΙΕχ溶液,,)。 將4公克AR玻璃加入離子交換溶液(”玻璃/離子交換混合 物)。里測玻璃/ΙΕΧ離子交換混合物之pH值,測得約 11.4。然後,將混合物移入丨5〇毫升之塑膠廣口容器内。 將3塑膠谷器置於5〇〇之通風供箱内兩小時,每3〇分鐘用 手稍微搖晃一下。離子交換處理完成之後,使用帶有 Whatman 54 1濾紙之布氏漏斗過濾玻璃/離子交換混合物, 並使用約3·8公升去離子水清洗。然後,在n〇〇c溫度下, 將離子交換玻璃乾燥22小時。 第四步’對離子交換玻璃進行還原處理,離子交換玻璃 先在空氣流速為2 L/hr之空氣氣氛及30〇t之溫度下煅燒2 小時,然後在氫氣(HD流速為2 L/hr之氫氣(H2)氣氛及300 C之溫度下還原4小時。 採用電感耗合電漿-原子發射光譜法(Icp_AES)分析樣 126434.doc -59- 200848158 品,鈀濃度之結果約為0.0 16 wt.%。 採用XPS濺射深度分布法(如下所述)進行樣品分析,如 圖1所示,結果表明,由該方法所偵測到之大量鈀存在之 區域的厚度約為10奈米。 •實例2 AR玻璃上之把 按照實例1的程序獲取並製備由Saint-Gobain Vetrotex生 產之AR玻璃Cem-FIL Anti-Crak™ HD樣品,即平均直徑約 '' 為17至20微米之玻璃纖維。 採用ICP-AES進行樣品分析,鈀濃度之結果約為0.032 wt·% 〇 採用XPS濺射深度分布法(如下所述)進行樣品分析,如 圖1所示,結果表明,由該方法所偵測到之大量鈀存在之 區域的厚度約為10奈米。 實例3 AR玻璃上之把
I 獲得由 Saint-Gobain Vetrotex 生產之 AR 玻璃 Cem-FIL
Anti-CrakTM HD樣品,即平均直徑約為17至20微米之玻璃 ^ 纖維。 第一步,對按原樣接收之AR玻璃樣品進行煅燒熱處 理。在該處理中,AR玻璃在空氣流速為1 L/hr的空氣氣氛 及600°C之溫度下烺燒4小時。 第二步,對經煅燒之AR玻璃進行酸浸處理。將25公克 經煅燒之AR玻璃及3公升5·5 wt·%之硝酸各自置於4公升之 126434.doc -60- 200848158 塑膠廣口容器内。將該塑膠容器置於60°C之通風烘箱内一 小時,每1 5分鐘用手稍微搖晃一下。酸浸處理完成之後, 使用帶有Whatman 541濾紙之布氏漏斗過濾樣品,並使用 約7.6公升去離子水清洗。然後,在110°C之溫度下,將酸 浸後之樣品乾燥22小時。 第三步,對經酸浸處理之AR玻璃進行離子交換處理。 在本實例中,使用二氯四胺鈀[Pd(NH3)4](Cl)2製備40毫升 0·1 wt_%之鈀溶液用於離子交換("IEX溶液")。將4公克AR 玻璃加入離子交換溶液中(”玻璃/離子交換混合物”)。量測 玻璃/離子交換混合物之pH值,測得約7.7。然後,將該混 合物移入100毫升的塑膠廣口容器内並置於50 °C之通風烘 箱内兩小時且每30分鐘用手稍微搖晃一下。離子交換處理 完成之後,使用帶有Whatman 541濾紙之布氏漏斗過濾玻 璃/離子交換混合物,並使用約3.8公升去離子水清洗。然 後,在ll〇°C溫度下,將離子交換玻璃樣品乾燥22小時。 第四步,對離子交換玻璃樣品進行還原處理,其中離子 交換玻璃先在空氣流速為2 L/hr的空氣氣氛及300°C之温度 下緞燒2小時,然後在氫氣流速為2 L/hr的氫氣氣氛及300 °C之温度下還原4小時。 採用ICP-AES進行樣品分析,鈀濃度之結果約為0.0012 wt·% 〇 實例4 AR玻璃上之把
獲得由 Saint-Gobain Vetrotex 生產之 AR 玻璃 Cem-FIL 126434.doc -61 · 200848158
Anti-CrakTM HD樣品,即平均直徑約為17至2〇微米之玻璃 纖維。 第一步,對按原樣接收之AR玻璃樣品進行锻燒熱處 理。在該處理中,AR玻璃在空氣流速為! L/hr的空氣氣氛 及600°C之溫度下煅燒4小時。 第二步,對經過煅燒之AR玻璃進行酸浸處理。將約5〇 公克經煅燒之AR玻璃及4公升5.5 wt·%之硝酸各自置於4公 升之塑膠廣口容器内。將該塑膠容器置於9(TC之通風烘箱 内兩小時,每30分鐘用手稍微搖晃一下。酸浸處理完成之 後,使用帶有Whatman 541濾紙之布氏漏斗過濾樣品,並 使用約7 · 6公升去離子水清洗。然後,在1丨〇 i之溫度下, 將經酸浸之樣品乾燥22小時。 第三步,對經酸浸處理之AR玻璃進行Na+·反離子交換 (Na-BIX )處理。將來自第二步的經酸浸之樣品與4公升3 mol/L氣化鈉(NaCl)溶液混合(”玻璃/氣化鈉混合物")。量測 玻璃/NaCl混合物之pH值。根據需要,連續逐滴添加約4〇 wt·%之氫氧化四丙基銨,將該混合物之pH值調整至大於 10(在本實例中,得到的pH值約為11〇)。將玻璃/氣化鈉混 合物移入4公升之塑膠廣口容器中。隨後將該容器置於5〇 °C之通風烘箱内4小時,每30分鐘用手稍微搖晃一下。Ν& BIX處理完成之後,使用帶有Whatman 541濾紙之布氏漏 斗過濾、玻璃/氣化鈉混合物並收集Na-BIX/AR玻璃樣品,然 後使用約7.6公升去離子水清洗。然後,在1丨〇艺之溫度 下,將Na-BlX/AR玻璃樣品乾燥22小時。 126434.doc -62- 200848158 第四步,對Na-BIX/AR玻璃樣品進行第二次離子交換 ("IEX-2")處理。在本實例中,使用二氣四胺鈀[Pd(NH3)4] (Cl)2製備3公升0·01 wt·%之鈀溶液用於離子交換("IEX-2 溶液”)。將42公克Na-BIX/AR玻璃加入IEX-2溶液中(”玻 • 璃/IEX_2混合物’’)。量測玻璃/IEX-2混合物之pH值,測得 \ 約8.5。然後,將該混合物移入4公升之塑膠廣口容器内。 . 將該容器置於l〇〇°C之通風烘箱内22小時,在22小時的加 熱過程中用手稍微搖晃幾次。IEX-2處理完成之後,使用 ( 帶有Whatman 541濾紙之布氏漏斗過濾玻璃/IEX-2混合物 並收集IEX_2玻璃樣品,然後使用約7.6公升之稀氫氧化銨 (NH4OH)溶液清洗。稀NH4OH溶液係採用將10公克之29.8 wt.%濃NH4OH溶液與約3.8公升去離子水混合而製備。然 後,在ll〇°C之溫度下,將IEX-2玻璃樣品乾燥22小時。 第五步,對IEX-2玻璃樣品進行還原處理,其中將樣品 在氫氣流速為2 L/hr的氫氣氣氛及300°C之溫度下還原4小 時。 C, 採用ICP-AES進行樣品分析,鈀濃度之結果約為0.015 wt·% 〇 • 採用XPS濺射深度分布法(如下所述)進行樣品分析,如 • 圖1所示,結果表明,由該方法所偵測到之大量把存在之 區域的厚度約為10奈米。 實例5 AR玻璃上之鈀
獲得由 Saint-Gobain Vetrotex 生產之 AR 玻璃 Cem-FIL 126434.doc -63- 200848158
Anti-Crak™ HD樣品,即平均直徑約為17至20微米之玻璃 纖維。 第一步’對按原樣接收之AR玻璃樣品進行煅燒熱處 理。在該處理中,AR玻璃在空氣流速為! L/hr的空氣氣氛 及600°C之溫度下煅燒4小時。 第二步,對經煅燒之AR玻璃進行酸浸處理。將9〇〇3公 克經锻燒之AR玻璃及4公升5.5 wt.%之硝酸各自置於4公升 之塑膠廣口容器内。將該塑膠容器置於9(rc之通風烘箱内 兩小時,母1 5分鐘用手稍微搖晃一下。酸浸處理完成之 後,使用帶有Whatman 541濾紙之布氏漏斗過濾樣品,並 使用約7.6公升去離子水清洗。然後,在U(rc之溫度下, 將經酸浸之樣品乾燥22小時。
第三步,對經酸浸處理之AR玻璃進行離子交換(ΙΕχ)處 理。在本實例中,使用二氫氧四胺鈀[pd(NH3)4](〇H)2製備 2000¾升〇·ι wt.%之鈀溶液用於離子交換(,,ΙΕχ溶液,,)。將 80.06公克AR玻璃加入離子交換溶液中(”玻璃/離子交換混 合物”)。量測玻璃/離子交換混合物之1311值,測得約1〇6。 然後,將混合物移入4000毫升的塑膠廣口容器内。將該塑 膠容器置於5(TC之通風烘箱内72小時,每3〇分鐘用手稍微 搖晃下離子交換處理完成之後,使用帶有憑atman 541濾紙之布氏漏斗過濾玻璃/離子交換混合物,並使用約 7.6公升稀nH4〇H溶液清洗。稀NH4〇H溶液係藉由公克 之29.8 wt.%濃NH4〇H溶液與約3·8公升去離子水混合製 備。然後’在llOt溫度下’將離子交換玻璃樣品乾燥U 126434.doc -64- 200848158 小時。 第四步,對離子交換玻璃進行還原處理,其中離子交換 玻璃在氫氣流速為2 L/hr的氫氣氣氛及300°C溫度下還原4 小時。 採用ICP-AES進行樣品分析,鈀濃度之結果約為0.019 wt·% 〇 實例6 AR玻璃上之把 獲得由 Saint-Gobain Vetrotex 生產之 AR 玻璃 Cem-FIL Anti-CrakTM HD樣品,即平均直徑約為17至20微米之玻璃 纖維。 第一步,對按原樣接收之AR玻璃樣品進行煅燒熱處 理。在該處理中,AR玻璃在空氣流速為1 L/hr的空氣氣氛 及600°C之溫度下煅燒4小時。 第二步,對經煅燒之AR玻璃進行酸浸處理。將250公克 經煅燒之AR玻璃及3公升5.5 wt.%之硝酸各自置於1公升之 玻璃廣口容器内。將開口塑膠容器在科寧(Corning)加热板 上加熱兩小時,使容器底部達到90-100°C的溫度,容器頂 部至少達到75°C的溫度,利用位於容器内幾個地方的熱電 偶進行量測;因為在該處理過程中存在溶液蒸發,所以添 加5.5 wt·%之确酸,使體積保持在3公升。酸浸處理完成之 後,使用200網目不鏽鋼篩網過濾樣品,並使用約1 5公升 去離子水清洗。然後,在100°C之溫度下,將經酸浸之樣 品乾燥幾小時。 126434.doc -65- 200848158 第三步,對經酸浸處理之AR玻璃進行離子交換(IEX)處 理。在本實例中,使用二氫氧四胺鈀[Pd(NH3)4](OH)2製備 2000毫升0.1 wt.%之鈀溶液用於離子交換(ΠΙΕΧ溶液”)。將 80公克AR玻璃加入離子交換溶液中("玻璃/離子交換混合 物π)。量測玻璃/離子交換混合物之pH值,測得約9.4。然 後,將混合物移入4000毫升的塑膠廣口容器内。將該塑膠 容器置於50°C之通風烘箱内2小時,每30分鐘用手稍微搖 晃一下。離子交換處理完成之後,使用帶有Whatman 541 濾紙之布氏漏斗過濾玻璃/離子交換混合物,並使用約幾 公升之去離子水清洗。然後,在ll〇°C溫度下,將離子交 換玻璃乾燥22小時。 第四步,在氫氣流速為2 L/hr的氫氣氣氛及300°C之溫度 下對離子交換玻璃進行4小時的還原。 採用ICP-AES進行樣品分析,鈀濃度之結果約為0.019
Wt.0/o。 採用XPS濺射深度分布法(如下所述)進行樣品分析,如 圖1所示,結果表明,由該方法所偵測到之大量鈀存在之 區域的厚度約為10奈米。 實例7 AR玻璃上之鉑 獲得由 Saint-Gobain Vetrotex 生產之 AR 玻璃 Cem-FIL Anti-CrakTM HD樣品,即平均直徑約為17至20微米之玻璃 纖維。 第一步,對按原樣接收之AR玻璃樣品進行煅燒熱處 126434.doc -66- 200848158 理。在該處理中,AR玻璃在空氣流速為i L/hr $々^ 及600°C之溫度下煅燒4小時。 第二步,對經煅烧之AR玻璃進行酸 j夂,又岭理。將約160公 克經锻燒之AR玻璃及12公升5.5 wt·%之硝酸各自置於15公 升之圓底燒瓶内,且使用不鏽鋼槳式攪拌機以3〇〇至5〇〇 f
rpm的速度在90°C下加熱的同時進行機械攪拌兩小時。酸 浸處理完成之後,使用帶有Whatman 541濾紙之布氏漏斗 過濾樣品,並使用約7.5公升去離子水清洗。然後,在ιι〇 °C之溫度下,將經酸浸之樣品乾燥22小時。然後藉由一次 性穿過小型錘碎機,將酸浸樣品磨製為精細粉末。 第三步,對經磨製及酸浸處理之AR玻璃進行離子交換 處理。在本實例中,使用二氣四胺鉑備i 公升0.3 wt·%之鉑溶液用於離子交換(”ΙΕχ溶液,,)。將約 1 58公克經磨製及酸浸處理之Ar玻璃加入離子交換溶液中 (”玻璃/離子交換混合物”)。量測玻璃/離子交換混合物之 pH值。根據需要’連續逐滴添加約29.8 wt·%之氫氧化錢 (NH4OH),將該混合液的pH值調整至大於1()(在本實例 中,得到的pH值約為10·6)。然後,將該玻璃/離子交換混 合物移入4公升之燒杯中,在50°C溫度下加熱兩小時,同 時使用不鏽鋼槳式攪拌機以3〇〇至500 rpm的速度進行連續 機械擾拌。加熱一個小時之後,再次量測pH值,並根據需 要,再次使用約29.8 wt·%之ΝΗβΗ溶液將pH值調整至大 於10。在兩個小時的加熱過程完成之後,再次量測坡璃/ 離子交換混合物之pH值,測得的pH值約為10.1。離子交換 126434.doc -67- 200848158 處理完成之後,過濾玻璃/離子交換混合物,並使用帶有 Whatman 541濾紙之布氏漏斗收集離子交換-玻璃樣品,並 使用約7.6公升之稀NH4OH溶液清洗。稀NH4OH溶液係採 用將10公克之29.8 wt.%濃NH4OH溶液與約3.8公升去離子 水混合製備。然後,在110°C溫度下,將離子交換玻璃樣 品乾燥22小時。 第四步,對離子交換玻璃樣品進行還原處理,其中離子 交換樣品在氫氣流速為2 L/hr的氫氣氣氛及300°C之溫度下 還原4小時。 採用ICP-AES進行樣品分析,鉑濃度之結果約為0.0033 wt·% 〇 實例8 AR玻璃上之鉑 獲得由 Saint-Gobain Vetrotex 生產之 AR 玻璃 Cem-FIL Anti-CrakTM HD樣品,即平均直徑約為17至20微米之玻璃 纖維。 第一步,對按原樣接收AR玻璃樣品進行煅燒熱處理。 在該處理中’ A R玻璃在空氣流速為1 L/hr的空氣氣氣及 600°C之溫度下煅燒4小時。 第二步,對經煅燒之AR玻璃進行酸浸處理。將約30公 克經緞燒之AR玻璃及4公升5.5 wt.%之硝酸各自置於4公升 之塑膠廣口容器内。將該塑膠容器置於90°C之通風烘箱内 兩小時,每30分鐘用手稍微搖晃一下。酸浸處理完成之 後,使用帶有Whatman 541濾紙之布氏漏斗過濾樣品,並 126434.doc -68- 200848158 使用約7.5公升去離子水清洗。然後,在11〇Qc之溫度下, 將經酸浸之樣品乾燥22小時。皿又 第三步,對經酸浸處理之AR玻璃進行離子交換處理。 在本實例中,使用二氯四胺鉑[Pt(NH3)4](C1)2製備3公升 〇·〇ι wt·%之鉑溶液用於離子交換(”ΙΕχ溶液”)。將約 公克經酸浸處理之AR玻璃加入離子交換溶液中(”玻璃/離 子交換混合物")。量測玻璃/離子交換混合物之]^11值。根 據需要,連續逐滴添加約29·8 wt%之氫氧化銨(νΗ4〇η), 將該混合物之pH值調整至大於10(在本實例中,得到的?11 值約為10.6)。將玻璃/離子交換混合物移入4公升之塑膠廣 口谷裔。將該塑膠容器置於5〇cc之通風烘箱内兩小時,每 30分鐘用手稍微搖晃一下。加熱一個小時之後,再次量測 pH值並根據需要,再次使用約29.8 wt·%之Νίί40;Η溶液 將pH值凋整至大於丨〇。在兩個小時的加熱過程完成之後, 再次量測玻璃/離子交換混合物之1)11值,測得的1)11值約為 1〇·19。離子交換處理完成之後,使用帶有Whatman 541濾 紙之布氏漏斗過濾玻璃/離子交換混合物並收集離子交換― 玻璃樣品,且使用約7·6公升之稀NH4〇h溶液清洗。稀 NH4〇H溶液係採用將10公克之29.8 wt·%濃NH4OH溶液與 約3.8公升去離子水混合而製備。然後,在11〇它溫度下, 將離子交換玻璃樣品乾燥22小時。 第四步’對離子交換玻璃進行還原處理,其中離子交換 破璃在氯氣流速為2 L/hr的氫氣氣氛及3〇(rc溫度下還原4 小時。 126434.doc -69- 200848158 採用ICP-AES進行樣品分析,鉑濃度之結果約為0.0032 wt.% 〇 實例9 AR玻璃上之麵 獲得由 Saint-Gobain Vetrotex 生產之 AR 玻璃 Cem-FIL Anti-Crak™ HD樣品,即平均直徑約為17至20微米之玻璃 纖維。 第一步,對按原樣接收AR玻璃樣品進行煅燒熱處理。 在該處理中,AR玻璃在空氣流速為1 L/hr的空氣氣氛及 600°C之溫度下煅烧4小時。 第二步,對經煅燒之AR玻璃進行酸浸處理。將約30公 克經煅燒之AR玻璃及4公升5.5 wt·%之硝酸各自置於4公升 之塑膠廣口容器内。將該塑膠容器置於90°C之通風烘箱内 兩小時,每30分鐘用手稍微搖晃一下。酸浸處理完成之 後,使用帶有Whatman 541濾紙之布氏漏斗過濾樣品,並 使用約7.5公升去離子水清洗。然後,在110°C之溫度下, 將經酸浸之樣品乾燥22小時。 第三步,對經酸浸處理之AR玻璃進行離子交換處理。 在本實例中,使用二氯四胺鉑[Pt(NH3)4](Cl)2製備3公升 0.01 wt.%之鉑溶液用於離子交換(ΠΙΕΧ溶液”)。將約9.8公 克經酸浸處理之AR玻璃加入離子交換溶液中(”玻璃/離子 交換混合物π)。量測玻璃/離子交換混合物之pH值。根據 需要,連續逐滴添加約40 wt·%之氫氧化四丙基銨,將該 混合物之pH值調整至大於10(在本實例中,得到的pH值約 126434.doc -70· 200848158 為11.3 8)。將玻璃/離子交換混合物移入4公升之塑膠廣口 容器。將該塑膠容器置於100°C之通風烘箱内22小時,每 30分鐘用手稍微搖晃一下。離子交換處理完成之後,使用 帶有Whatman 541濾紙之布氏漏斗過濾玻璃/離子交換混合 物並收集離子交換-玻璃樣品,且使用約7.6公升之稀 NH4OH溶液清洗。稀NH4OH溶液係採用將10公克29.8 wt.%濃NH4OH溶液與約3.8公升去離子水混合而製備。然 後,在ll〇°C溫度下,將離子交換玻璃樣品乾燥22小時。 第四步,對離子交換玻璃樣品進行還原處理,離子交換 玻璃在氫氣流速為2 L/hr的氫氣氣氛及300°C溫度下還原4 小時。 採用ICP-AES進行樣品分析,鉑濃度之結果約為0.038 wt·% 〇 實例10 AR玻璃上之鉑 獲得由 Saint-Gobain Vetrotex 生產之 AR 玻璃 Cem-FIL Anti-CrakTM HD樣品,即平均直徑約為17至20微米之玻璃 纖維。 第一步,對按原樣接收AR玻璃樣品進行煅燒熱處理。 在該處理中,AR玻璃在空氣流速為1 L/hr的空氣氣氛及 600°C之溫度下煅燒4小時。 第二步,對經煅燒之AR玻璃進行酸浸處理。將約30公 克經煅燒之AR玻璃及4公升5.5 wt·%之硝酸各自置於4公升 之塑膠廣口容器内。將該塑膠容器置於90°C之通風烘箱内 126434.doc -71 - 200848158 2小時’母3 0分鐘用手稍微搖晃一下。酸浸處理完成之 後’使用帶有Whatman 541濾紙之布氏漏斗過濾樣品,並 使用約7.5公升去離子水清洗。然後,在u〇〇c之溫度下, 將經酸浸之樣品乾燥22小時。 f
第三步,對經酸浸處理之AR玻璃進行離子交換處理。 在本實例中,使用二氯四胺鉑[Pt(NH3)4](cl)2製備3公升 0.01 wt.%之鉑溶液用於離子交換("ΙΕχ溶液")。將約8 79公 克經酸浸處理之AR玻璃加入離子交換溶液中("玻璃/離子 父換混合物")。量測玻璃/離子交換混合物之ρΗ值。根據 而要,連縯逐滴添加約29.8 wt.°/〇之氫氧化銨(Νη4〇η),將 該混合物之pH值調整至大於1〇(在本實例中,得到之1?11值 約為10.4)。將玻璃/離子交換混合物移入4公升之塑膠廣口 容器。將該塑膠容器置於10(rc之通風供箱内22小時,每 30分鐘时㈣搖晃―下。離子純處理完成之後,使用 帶有Whatman 541濾紙之布氏漏斗過濾玻璃/離子交換混合 物並收集離子交換-玻璃樣品,且使用約7.6公升之稀 NH4〇H溶液清洗。稀NH4〇h溶液係藉由將10公克之298 wt·。/。濃NH4〇H溶液與約3.8公升去離子水混合而製備。缺 後二在⑽溫度下,將離子交換玻璃樣品乾燥22小時。 第四步,對離子交換玻璃樣品進行還原處理,其中離子 交換玻璃在氫氣流速為2 L/㈣氫氣氣氛及鳩。c溫度下還 始》辰度之結果約為0.022 採用ICP-AES進行樣品分析 wt·%。 126434.doc -72- 200848158 實例11 AR玻璃上之鈷 獲得由 Saint-Gobain Vetrotex 生產之 AR 玻璃 Cem-FIL Anti-Crak™ HD樣品,即平均直徑約為17至20微米之玻璃 纖維。 第一步,對按原樣接收AR玻璃樣品進行煅燒熱處理。 在該處理中,AR玻璃在空氣流速為1 L/hr的空氣氣氛及 600°C之溫度下煅燒4小時。 第二步,對經煅燒之AR玻璃進行酸浸處理。將約30公 克經煅燒之AR玻璃及4公升5.5 wt.%之硝酸各自置於4公升 之塑膠廣口容器内。將該塑膠容器置於90°C之通風烘箱内 2小時,每30分鐘用手稍微搖晃一下。酸浸處理完成之 後,使用帶有Whatman 541濾紙之布氏漏斗過濾樣品,並 使用約7.5公升去離子水清洗。然後,在110°C之溫度下, 將經酸浸之樣品乾燥22小時。 第三步,對經酸浸處理之AR玻璃進行離子交換處理。 在本實例中,使用六水合硝酸鈷(II) Co(N03)2*6H20製備1 公升0.1 wt·%之鈷溶液用於離子交換(ΠΙΕΧ溶液’’)。在艾氏 (£1^1111^>^1*)燒瓶内使^於1公升去離子水中鼓泡30分鐘, 製備離子交換溶液,儘量將所存在的空氣量减到最少,以 免姑在添加後改變氧化態。然後將六水合補酸姑加入經Ν 2 淨化的去離子水中。量測離子交換溶液之pH值。根據需 要,連續逐滴添加約29.8 wt·%之氫氧化銨(NH4OH),將該 混合物之pH值調整至大於10(在本實例中,得到的pH值約 126434.doc -73- 200848158 為10.2)。然後,將離子交換溶液移入1公升之塑膠廣口容 器中。將約20公克經酸浸處理之AR玻璃加入離子交換溶 液中玻璃/離子交換混合物’’)中。將該塑膠容器置於50°C 之通風烘箱内2小時,每30分鐘用手稍微搖晃一下。離子 交換處理完成之後,使用帶有Whatman 54 1濾紙之布氏漏 斗過濾玻璃/離子交換混合物。收集母液並量測pH值(在本 實例中,pH值約為9.70)。然後使用約6公升之稀NH4OH溶 液清洗經過濾的玻璃。稀NH4OH溶液係藉由將10公克之濃 29.8 wt.% NH4OH溶液與約3.8公升之去離子水混合而製 備。然後,在ll〇°C溫度下,將離子交換玻璃樣品乾燥16 小時。 採用ICP_AES進行樣品分析,鈷濃度之結果約為0.64 wt·% 〇 實例12 AR玻璃上之鈷 獲得由 Saint-Gobain Vetrotex 生產之 AR 玻璃 Cem-FIL Anti-CrakTM HD樣品,即平均直徑約為17至20微米之玻璃 纖維。 第一步,對按原樣接收AR玻璃樣品進行烺燒熱處理。 在該處理中,AR玻璃在空氣流速為1 L/hr的空氣氣氛及 600°C之溫度下煅燒4小時。 第二步,對經過煅燒之AR玻璃進行酸浸處理。將約30 公克經煅燒之AR玻璃及4公升5.5 wt·%之硝酸各自置於4公 升之塑膠廣口容器内。將該塑膠容器置於90°C之通風烘箱 126434.doc -74- 200848158 内2小時’每3〇分鐘用手稍微搖晃一下。酸浸處理完成之 後’使用帶有Whatman 541濾紙之布氏漏斗過濾樣品,並 使用約7.5公升去離子水清洗。然後,在n(rc之溫度下, 將經酸浸之樣品乾燥22小時。 第三步,對經酸浸處理之AR玻璃進行離子交換處理。 在本實例中,使用六水合硝酸鈷(n) Co(N03)2.6H20製備1 公升0.1 wt·%之鈷溶液用於離子交換(”IEX溶液”)。在艾氏 燒觀内藉由使A於1公升去離子水中鼓泡30分鐘,製備離 子交換溶液,儘量將所存在的空氣量减到最少,以免鈷在 添加後改變氧化態。然後將六水合硝酸鈷加入經乂淨化的 去離子水中。量測離子交換溶液之pH值。根據需要,連續 逐滴添加約29.8 wt·%之氫氧化銨(NH4〇H),將該混合物之 pH值调整至大於ι〇(在本實例中,得到的值約為 10.24)。然後,將離子交換溶液移入丨公升之塑膠廣口容器 中。將約20公克經酸浸處理之AR玻璃加入離子交換溶液 中("玻璃/離子交換混合物”)。將該塑膠容器置於5〇t之通 風烘箱内45分鐘,25分鐘後用手稍微搖晃一下。離子交換 處理完成之後,使用帶有Whatman 541濾紙之布氏漏斗過 濾玻璃/離子交換混合物。收集母液並量測1)^1值(在本實例 中,PH值約為9.88)。然後使用約6公升之稀NH4OH溶2清 洗經過濾的玻璃。稀NH4〇H溶液係採用將10公克之29 wt·%濃NH4〇H溶液與約3.8公升去離子水混合而製備。^ 後,在110°C溫度下,將離子交換玻璃樣品乾燥17小時。 採用ICP-AES進行樣品分析,鈷濃度之結果約為 126434.doc -75- 200848158 wt·% 〇 實例13 AR玻璃上之鎢 獲得由 Saint-Gobain Vetrotex 生產之 AR 玻璃 Cem-FIL Anti-CrakTM HD樣品,即平均直徑約為17至20微米之玻璃 纖維。 第一步,對按原樣接收AR玻璃樣品進行煅燒熱處理。 在該處理中,AR玻璃在空氣流速為1 L/hr的空氣氣氛及 600°C之溫度下煅燒4小時。 第二步,對經煅燒之AR玻璃進行酸浸處理。將約30公 克經煅燒之AR玻璃及4公升5.5 wt·%之硝酸各自置於4公升 之塑膠廣口容器内。將該塑膠容器置於90°C之通風烘箱内 兩小時,每30分鐘用手稍微搖晃一下。酸浸處理完成之 後,使用帶有Whatman 541濾紙之布氏漏斗過濾樣品,並 使用約7.5公升去離子水清洗。然後,在110°C之溫度下, 將經酸浸之樣品乾燥22小時。 第三步,對經酸浸處理之AR玻璃進行離子交換處理。 在本實例中,用偏鎢酸銨(NH4)6H2W12O40*nH2O製備3公升 0.05 wt·%之鎢溶液用於離子交換(ΠΙΕΧ溶液”)。將約15.01 公克經酸浸處理之AR玻璃加入離子交換溶液中(η玻璃/離 子交換混合物π)。量測玻璃/離子交換混合物之pH值。根 據需要,連續逐滴添加約29.8 wt.%之氫氧化銨(NH40H), 將該玻璃/離子交換混合物之pH值調整至8。然後將玻璃/ 離子交換混合物移入4公升之塑膠廣口容器中。將該塑膠 126434.doc -76- 200848158 =置於5(TC之通風㈣内2小時,每3G分鐘用手稱微搖 :在兩】、時的加熱過程結束時,使用帶有Whatman 紙之布氏漏斗過遽玻璃/離子交換混合物並收集離子 交換-玻璃樣品,且使用的^八乳4丄 。 且便用約5公升之去離子水清洗。然後, 在? C溫度下’將離子交換玻璃樣品乾燥η小時。 第四步’對離子交換玻璃進行锻燒處理,其中離子交換 玻璃在空氣流速為2 L/hr的空氣氣氛及5〇〇t:溫度下煅燒4 小時。
采用ICP AES進行樣品分析,鶴濃度之結果預期約為 〇·〇1 wt·% 〇 具有A玻璃基質之觸媒組合物 實例14 A-06F玻璃上之鉑 獲知*由Lauscha Fiber International生產,平均直徑為 500-600奈米之a_〇6F玻璃纖維。 第一步’對於按原樣接收、未經煅燒之A-〇6F玻璃樣品 進行酸浸處理。將約21公克A-06F玻璃及4公升5.5 wt·%之 硝酸各自置於4公升之塑膠廣口容器内。將該塑膠容器置 於90 C之通風烘箱内2小時,每30分鐘用手稍微搖晃一 下。酸次處理完成之後,使用帶有Whatman 541遽紙之布 氏漏斗過濾樣品,並使用約7.6公升去離子水清洗。然 後’在110°C之溫度下,將經酸浸之樣品乾燥22小時。 第二步,對經酸浸處理之A-06F玻璃進行離子交換處 理。在本實例中,使用二氯四胺鉑[Pt(NH3)4](Cl)2製備1公 126434.doc -77-
200848158 升0·01 Wt·%之鉑溶液用於離子交換(”ΐΕχ溶液”)。將別公 克A-06F玻璃加入離子交換溶液中玻璃/離子交換混合 物”)、。量測玻璃/離子交換混合物之阳值。根據需要,連 逐滴添加約29·8 wt·%之氫氧化銨(ΝΗ4〇Η),將該混合物 之ΡΗ值調整至大於1G(在本實例中,得到的阳值約為 1M)。將玻璃/離子交換混合物移入2公升之塑膠廣口容器 中。將该容器置於l〇(TC之通風烘箱内23小時。在23小時 的加熱過程中搖晃幾次。離子交換處理完成之後,使用帶 有Whatman 541濾紙之布氏漏斗過濾玻璃/離子交換混合物 並收集離子父換-玻璃樣品,且使用約7 6公升之稀nH4〇h 溶液清洗。稀NH4〇H溶液係採用將10公克之29·8 wt%濃 NH4〇H溶液與約3.8公升去離子水混合而製備。然後,在 11 〇 C溫度下’將離子交換玻璃樣品乾燥22小時。 第三步,對離子交換玻璃樣品進行還原處理,其中離子 乂換樣在鼠氣流速為2 L/hr的氮氣氣氛及3〇〇°c之溫度下 還原4小時。 採用ICP-AES進行樣品分析,|自濃度之結果約為ο % wt·%。 實例15 A-06F玻璃上之鈀 獲得由Lauscha Fiber International生產,平均直徑為 500-600奈米之A-06F玻璃纖維。 第一步,對於按原樣接收、未經煅燒之A-06F玻璃樣品 進行酸浸處理。將約50公克A-06F玻璃及4公升5.5 wt.%之 126434.doc -78- 200848158 硝酸各自置於4公升之塑膠廣口容器内。將該塑膠容器置 於90 °C之通風烘箱内2小時,每30分鐘用手稍微搖晃一 下。酸浸處理完成之後,使用帶有Whatman 541慮紙之布 氏漏斗過濾樣品,並使用約7.6公升去離子水清洗。然 後,在ll〇°C之溫度下,將經酸浸之樣品乾燥22小時。 第二步’對經酸浸處理之A-〇6F玻璃樣品進行離子交換 處理。在本實例中,使用二氫氧四胺鈀[1>(1(>^113)4](〇]9[)2製 備3公升0.001 wt·%之鈀溶液用於離子交換(”ΙΕχ溶液")。 將約10公克A-06F玻璃加入離子交換溶液中(”玻璃/離子交 換混合物”)。量測玻璃/離子交換混合物之pH值。根據需 要,連續逐滴添加約29.8 wt·%之氫氧化銨(NH4OH),將該 混合物之pH值調整至大於1〇(在本實例中,得到的?11值約 為10·5)。將玻璃/離子交換混合物移入4公升之塑膠廣口容 器中。將忒塑膠容器置於5〇°c之通風烘箱内兩小時,每3〇 分鐘用手稍微搖晃一下。離子交換處理完成之後,使用帶 有Whatman 541濾紙之布氏漏斗過濾玻璃/離子交換混合物 且獲仟濾餅,將其與約3公升稀NH4〇H溶液重新混合然後 再次過濾。重複兩次重新混合/過濾之步驟。稀NH4〇i^s 液係採用將ίο公克之29·8 wt〇/WtNH4〇H溶液與約3·8公升 去離子水混合而製備。然後,在1HTC溫度下,將離子交 換玻璃樣品乾燥22小時。 第二步,對離子交換玻璃樣品進行還原處理,其中離子 、、玻璃樣在氫軋(HO流速為2L/hr的氫氣氣氛及3〇〇。〇 之溫度下還原4小時。 126434.doc -79- 200848158 採用ICP-AES進行樣品分析,鈀濃度之結果約為0.062 wt·% 〇 實例16 A-06F玻璃上之鈀 獲得由Lauscha Fiber International生產,平均直徑為 500-600奈米之A-06F玻璃纖維。 第一步,對於按原樣接收、未經煅燒之A-06F玻璃樣品 進行酸浸處理。將約51公克A-06F玻璃及4公升5.5 wt·%之 硝酸各自置於4公升之塑膠廣口容器内。將該塑膠容器置 於90 °C之通風烘箱内2小時,每30分鐘用手稍微搖晃一 下。酸浸處理完成之後,使用帶有Whatman 541濾紙之布 氏漏斗過濾樣品,並使用約7.6公升去離子水清洗。然 後,在ll〇°C之溫度下,將經酸浸之樣品乾燥22小時。 第二步,對經酸浸處理之A-06F玻璃進行Na+-反離子交 換("Na-BIX”)處理。將來自在第一步中的經酸浸之樣品與 4公升3 mol/L氯化鈉(NaCl)溶液混合(”玻璃/氯化鈉混合 物’’)。量測玻璃/NaCl混合物之pH值。根據需要,連續逐 滴添加約40 wt.%之氫氧化四丙基銨,將玻璃/NaCl混合物 之pH值調整至大於10(在本實例中,得到的pH值約為 10.9)。將玻璃/氯化鈉混合物移入4公升之塑膠廣口容器 中。隨後將塑膠容器置於50°C的通風烘箱内4小時,每30 分鐘用手稍微搖晃一下。Na-BIX處理完成之後,使用帶有 Whatman 54 1渡紙之布氏漏斗過濾玻璃/氯化納混合物並收 集Na-BIX/A-06F樣品,且使用約7.6公升去離子水清洗。 126434.doc -80- 200848158 然後,在110°c之溫度下,將Na-BIX/A-06F玻璃樣品乾燥 22小時。 第三步,對Na-BIX/A-06F玻璃樣品進行第二次離子交換 (’’IEX-2”)處理。在本實例中,使用二氣四胺鈀[Pd(NH3)4] (Cl)2製備1公升0.01 wt.%之鈀溶液用於離子交換(’’IEX-2溶 液π)。將35公克A-06F玻璃加入IEX-2溶液中玻璃/IEX-2 混合物’’)。量測玻璃/ΙΕΧ-2混合物之pH值,測得約8.5。將 玻璃/IEX-2混合物移入2公升之塑膠廣口容器。將該塑膠 容器置於50°C之通風烘箱内4小時,每30分鐘用手稍微搖 晃一下。離子交換處理完成之後,使用帶Whatman 54 1濾 紙的布氏漏斗過濾玻璃AEX-2混合物並收集IEX-2玻璃樣 品,且使用約7.6公升之稀氫氧化銨溶液清洗。稀NH4OH 溶液係採用將10公克之29.8 wt.%濃NH4OH溶液與約3.8公 升去離子水混合而製備。然後,在110°C之溫度下,將i〇n-x2樣品乾燥22小時。 第四步,對IEX-2玻璃樣品進行還原處理,其中樣品在 氫氣流速為2 L/hr的氫氣氣氛及300 °C之溫度下還原4小 時。 採用ICP-AES進行樣品分析,鈀濃度之結果約為0.09 wt·% 〇 採用XPS濺射深度分布法(如下所述)進行樣品分析,如 圖2所示,結果表明由該方法所偵測到之大量鈀存在之區 域的厚度約為15奈米。 126434.doc -81 - 200848158 實例17 A-06F玻璃上之纪 獲得由Lauscha Fiber International生產,平均直徑為 500-600奈米之A-06F玻璃纖維。 第一步,對A-06F玻璃纖維進行離子交換處理。在本實 例中,使用二氫氧四胺鈀[Pd(NH3)4](OH)2製備2公升0.001 wt·%之鈀溶液用於離子交換(’’IEX溶液’’)。將約5.4公克A-06F玻璃加入離子交換溶液中(”玻璃/離子交換混合物”)。 量測玻璃/離子交換混合物之pH值。根據需要,連續逐滴 添加約29.8 wt·%之氫氧化銨(NH4OH),將該混合物之pH值 調整至大於1〇(在本實例中,得到的pH值約為10.1)。將玻 璃/IEX混合物移入4公升之玻璃燒杯容器中且置於加熱板 上。將容器於59°C之烘箱内機械攪拌2小時。離子交換處 理完成之後,使用帶有Whatman 541濾紙之布氏漏斗過濾 玻璃/離子交換混合物,且獲得濾餅,將其與約3公升稀 NH4OH溶液重新混合然後再次過濾。重複兩次重新混合/ 過濾的步驟。稀NH4OH溶液係採用將10公克之29.8 wt_%濃 NH4OH溶液與約3.8公升去離子水混合而製備。然後,在 100°C溫度下,將離子交換玻璃樣品乾燥22小時。 第二步,對離子交換玻璃樣品進行還原處理,其中離子 交換-玻璃樣品在氫氣流速為2 L/hr的氫氣氣氛及300°C之 溫度下還原4小時。 採用ICP-AES進行樣品分析,鈀濃度之結果約為0.035 wt·% 〇 126434.doc -82- 200848158 採用XPS濺射深度分布法(如下所述)進行樣品分析,如 圖2所示,結果表明由該方法所偵測到之大量她存在之區 域的厚度約為15奈米。 實例18 A-06F玻璃上之鈀 獲得由Lauscha Fiber International生產,平均直_為 500-600奈米之A-06F玻璃纖維。 第一步,對於按原樣接收、未經煅燒之A_〇6F玻璃樣品 進行酸浸處理。將約50公克A-06F玻璃及4公升5.5 wt·%之 硝酸各自置於4公升之塑膠廣口容器内。將該塑膠容器置 於9 0 C之通風烘箱内2小時,每3 0分鐘用手稍微搖晃一 下。酸浸處理完成之後,使用帶有Whatman 541濾、紙之布 氏漏斗過濾樣品,並使用約7.6公升去離子水清洗。然 後,在ll〇°C之溫度下,將經酸浸之樣品乾燥22小時。 第二步’對經酸浸處理之A-06F玻璃樣品進行離子交換 處理。在本實例中,使用二氫氧四胺鈀 備3公升0.00 1 wt·%之I巴溶液用於離子交換(”iex溶液”)。 將約10公克A-06F玻璃加入離子交換溶液中(”玻璃/離子交 換混合物π)。量測玻璃/離子交換混合物之pH值。根據需 要’連續逐滴添加約29.8 wt·%之氫氧化銨(NH4OH),將該 混合物之pH值調整至大於1〇(在本實例中,得到的pH值約 為10.5)。將玻璃/離子交換混合物移入*公升之塑膠廣口容 器。將該塑膠容器置於50°C之通風烘箱内兩小時,每30分 鐘用手稍微搖晃一下。離子交換處理完成之後,使用帶有 126434.doc -83 - 200848158
Whatman 54 1濾、紙之布氏漏斗過濾、玻璃/離子交換混合物且 獲得濾餅,將其與約3公升稀NH4OH溶液重新混合然後再 次過滤。重複兩次重新混合/過濾的步驟。稀NH4OH溶液 係採用將10公克之29.8 wt.%濃NH4OH溶液與約3.8公升去 離子水混合而製備。然後,在110°C溫度下,將離子交換 玻璃樣品乾燥22小時。 第三步,對離子交換玻璃樣品進行還原處理,其中離子 交換玻璃先在空氣流速為2 L/hr的空氣氣氛及300°C之温度 下煅燒2小時,然後在氫氣流速為2 L/hr的氫氣(H2)氣氛及 3 00°C之溫度下還原4小時。 採用ICP-AES進行樣品分析,鈀濃度之結果約為0.059 wt.% 〇 採用XPS濺射深度分布法(如下所述)進行樣品分析,如 圖2所示,結果表明由該方法所偵測到之大量把存在之區 域的厚度約為15奈米。 實例19 A-06F玻璃上之把 獲得由Lauscha Fiber International生產,平均直徑為 500-600奈米之A-06F玻璃纖維。 第一步,對於按原樣接收、未經煅燒之A-06F玻璃樣品 進行酸浸處理。將約8.43公克之A-06F玻璃及1.5公升5.5 wt.%之硝酸各自置於2公升之玻璃燒杯内且使用不鏽鋼槳 式攪拌機以300至500 rpm的速度在22 °C下機械攪拌30分 鐘。酸浸處理完成之後,使用帶有Whatman 541濾紙之布 126434.doc •84- 200848158 氏漏斗過濾樣品,並使用約7.6公升去離子水清洗。然 後,在1 io°c之溫度下,將經酸浸之樣品乾燥22小時。 第二步,對經酸浸處理之A-06F玻璃樣品進行離子交換 處理。在本實例中,使用二氫氧四胺鈀[pd(NH3)j(〇H)2製 •備500毫升〇.〇1 wt·%之鈀溶液用於離子交換(,,ΙΕχ溶液,,)。 :將约4.2公克A-06F玻璃加入離子交換溶液中("玻璃/離子交 • 換混合物”)。量測玻璃/離子交換混合物之ρΗ值。根據需 要,連續逐滴添加約29.8 wt·%之氫氧化銨(ΝΗ4〇Η),將該 ί 混合物之pH值調整至大於1〇(在本實例中,得到的?11值約 為10.2)。將玻璃/離子交換混合物移入1公升之燒杯中,在 50 C溫度下攪拌2小時。離子交換處理完成之後,使用帶 有Whatman 541濾紙之布氏漏斗過濾玻璃/離子交換混合 物’並使用約7.6公升去離子水清洗。然後,在丨1()c>c溫度 下,將離子交換玻璃樣品乾燥22小時。 第三步,對離子交換玻璃樣品進行還原處理,其中離子 交換玻璃先在空氣流速為2 L/hr的空氣氣氛及300°C之溫度 下锻燒2小時,然後在氫氣流速為2 L/hr的氫氣(H2)氣氛及 300°C之溫度下還原4小時。 採用ICP-AES進行樣品分析,鈀濃度之結果約為〇·57 wt·% 〇 實例20 A-06F玻璃上之鉑 獲得由Lauscha Fiber International生產,平均直徑為 500-600奈米之A-06F玻璃纖維。 126434.doc •85- 200848158 第一步’對於按原樣接收、未經锻燒之a_〇6F玻璃樣品 進行酸浸處理。將約30公克A-06F玻璃及4公升5.5 wt·%之 石肖酸各自置於4公升之塑膠廣口容器内。將該塑膠容器置 於90C之通風烘箱内2小時,每3〇分鐘用手稍微搖晃一 下自文/又處理元成之後’使用帶有Whatman 54 1渡紙之布 氏漏斗過濾樣品,並使用約7·6公升去離子水清洗。然 後’在110 C之溫度下,將經酸浸之樣品乾燥22小時。 第一步,對經酸浸處理之A-06F玻璃進行離子交換處 理。在本實例中,使用二氣四胺鉑[pt(NH3)4](cl)2製備3公 升0_01 wt·%之鉑溶液用於離子交換(”ΙΕχ溶液")。將151公 克經酸浸之A-06F玻璃加入離子交換溶液中(”玻璃/離子交 換混合物’’)。量測玻璃/離子交換混合物之?11值。根據需 要,連繽逐滴添加約29.8 wt.%之氫氧化銨(ΝΗ4〇Η),將該 混合物之pH值調整至大於10(在本實例中,得到的ρΗ值約 為10.07)。將玻璃/離子交換混合物移入4公升之塑膠廣口 容器。將該塑膠容器置於5〇。〇之通風烘箱内兩小時。每3〇 分鐘用手稍微搖晃一T纟器。離子交換處理$成之後,使 用γ有Whatman 541濾紙之布氏漏斗過濾玻璃/離子交換混 合物並收集離子交換-玻璃樣品,且使用約76公升之稀 nH4〇h溶液清洗。稀nH4〇h溶液係採用將1〇公克之29·8 wt·%濃ΝΗ4〇Η溶液與約3·8公升去離子水混合而製備。然 後’在11G C溫度下’將離子交換玻璃樣品乾燥22小時。 第三步,對離子交換玻璃樣品進行還原處理,其中將樣 品在氫氣流速為2 L/hr的氫氣氣氛及3〇〇ct之溫度下還原4 126434.doc _ 86 · 200848158 小時。 採用ICP-AES進行樣品分析,鉑濃度之結果約為0.33 wt·% 〇 貫例21 A-06F玻璃上之鉑 獲得由Lauscha Fiber International生產,平均直徑為 500-600奈米之A-06F玻璃纖維。 Γ 第一步,對於按原樣接收、未經煅燒之A-06F玻璃樣品 進行酸浸處理。將約30公克A-06F玻璃及4公升5.5 wt·%之 石肖酸各自置於4公升之塑膠廣口容器内。將該塑膠容器置 於90 °C之通風烘箱内2小時,每30分鐘用手稍微搖晃一 下。酸浸處理完成之後,使用帶有Whatman 541遽紙之布 氏漏斗過濾樣品,並使用約7.6公升去離子水清洗。然 後,在110°C之溫度下,將經酸浸之樣品乾燥22小時。 第二步,對經酸浸處理之A-06F玻璃進行離子交換處 理。在本實例中,使用二氯四胺鉑[Pt(NH3)4](cl)2製備3公 升〇·〇1 wt·%之鉑溶液用於離子交換(”ΙΕχ溶液”)。將9·3公 克經酸次之A-06F玻璃加入離子交換溶液中(”玻璃/離子交 換混合物")。量測玻璃/離子交換混合物之?11值。根據需 要,連續逐滴添加約40 wt.%之氫氧化四丙基銨,將該混 合物之PH值調整至大於10(在本實例中,得到的pH值約為 11.〇7)。將玻璃/離子交換混合物移入4公升之塑膠廣口容 器中。將該塑膠容器置於HKTC之通風烘箱内22小時。每 3〇分鐘用手稍微搖晃-下容器。離子交換處理完成之後, 126434.doc •87- 200848158 漏斗過濾玻璃/離子交換 ’且使用約7.6公升之稀 使用帶有Whatman 54 1濾紙之布氏 混合物並收集離子交換-破璃樣品 NHUOH溶液清洗。稀Νίί4〇ίί滚汸尨π 4 合液係採用將10公克之29.8 wt·%濃NHUOH溶液與約3·8公升丰齙工u 3人 … a开舌離子水混合而製備。然 將離子交換玻璃樣品乾燥22小時。 後,在110°C溫度下, 第一步’對離子父換玻璃樣品進行還原處理,其中將樣 品在氫氣流速為2 L/hr的氫氣氣氛及3〇〇t:之温度下還原4 小時。
採用ICP-AES進行樣品分析,鉑濃度之結果約為〇·59 wt.%。 實例22 A-06F玻璃上之鉑 獲得由Lauscha Fiber International生產,平均直徑為 500-600奈米之A-06F玻璃纖維。 第一步’對於按原樣接收、未經锻燒之A-06F玻璃樣品 進行酸浸處理。將約30公克A-06F玻璃及4公升5.5 wt.%之 硝酸各自置於4公升之塑膠廣口容器内。將該塑膠容器置 於90°C之通風烘箱内2小時,且每30分鐘用手稍微搖晃一 下。酸浸處理完成之後,使用帶有Whatman 541濾紙的布 氏漏斗過濾樣品,並使用約7.6公升去離子水清洗。然 後,在110°C之溫度下,將經酸浸之樣品乾燥22小時。 第二步,對經酸浸處理之A-06F玻璃進行離子交換處 理。在本實例中,使用二氯四胺鉑[Pt(NH3)4](Cl)2製備3公 升〇.〇1 wt·%之鉑溶液用於離子交換(’’IEX溶液”)。將21公 126434.doc -88- 200848158 克經酸浸之A-06F玻璃加入離子交換溶液中(”玻璃/離子交 換混合物’’)。量測玻璃/離子交換混合物之pH值。根據需 要,連續逐滴添加約29.8 wt·%之氫氧化銨(NH4OH),將該 混合物之pH值調整至大於10(在本實例中,得到的pH值約 為10.3 8)。將玻璃/離子交換混合物移入4公升之塑膠廣口 容器。將該塑膠容器置於100°C之通風烘箱内22小時。每 30分鐘用手稍微搖晃一下容器。離子交換處理完成之後, 使用帶有Whatman 541濾紙之布氏漏斗過濾玻璃/離子交換 混合物並收集離子交換-玻璃樣品,且使用約7.6公升之稀 NH4OH溶液清洗。稀NH4OH溶液係採用將10公克之29.8 wt.%濃NH4OH溶液與約3.8公升去離子水混合而製備。然 後,在ll〇°C溫度下,將離子交換玻璃樣品乾燥22小時。 第三步,對離子交換玻璃樣品進行還原處理,其中樣品 在氫氣流速為2 L/hr的氫氣氣氛及300°C之溫度下還原4小 時。 採用ICP-AES進行樣品分析,鉑濃度之結果約為0.71 wt·% 〇 實例23 A-06F玻璃上之把及銅 獲得由Lauscha Fiber International生產,平均直徑為 500-600奈米之A-06F玻璃纖維。 第一步,對於按原樣接收、未經煅燒之A-06F玻璃樣品 進行酸浸處理。將15公克A-06F玻璃及4公升5.5 wt·%之硝 酸各自置於4公升之塑膠廣口容器内。將該塑膠容器置於 126434.doc -89- 200848158 90 °C之通風烘箱内2小時,且每30分鐘用手稍微搖晃一 下。酸次處理完成之後’使用帶有Whatman 54 1渡紙之布 氏漏斗過濾樣品,並使用約7·6公升去離子水清洗。然 後,在110 C之溫度下,將經酸浸之樣品乾燥22小時。 第二步,對經酸浸處理之A-06F玻璃進行雙重離子交換 處理。在本實例中,使用3公升〇〇〇〇5 wt%總金屬溶液進 行雙重離子交換(,,雙重離子交換溶液”)。雙重離子交換溶 液係藉由混合1·5公升0.0005 wt·%鈀溶液及公升〇 〇〇〇5 wt·%銅溶液而製備。在本實例中,使用二氫氧四胺鈀製備 1·5公升0.0005 wt·%鈀溶液,並使用硝酸銅製備15公升 〇·〇〇〇5 wt·%銅溶液。將約14公克a-〇6F玻璃加入雙重離子 父換/谷液中("玻璃/離子交換混合物”)。量測玻璃/離子交換 混合物之PH值。根據需要,連續逐滴添加約29·8 wt%之 氫氧化銨(NH4〇H),將該混合物之PH值調整至大於10(在 本實例中,得到的pH值約為1 〇·9)。將玻璃/離子交換混合 物移入4公升之塑膠廣口容器。將該塑膠容器置於5〇°C之 通風烘箱内兩小時,每30分鐘用手稍微搖晃一下。雙重離 子交換處理完成之後,使用帶有Whatman 541濾紙之布氏 漏斗過渡玻璃/IEX混合物並收集雙重離子交換·玻璃樣 。口 ’且使用約7.6公升之稀氫氧化銨(NH4〇H)溶液清洗。稀 NH4〇H溶液係採用將1〇公克之29.8 wt.%濃NH4OH溶液與 約3·8公升去離子水混合而製備。然後,在η(Γ〇溫度下, 將雙重離子交換-玻璃樣品乾燥22小時。 第三步’對雙重離子交換-玻璃樣品進行還原處理,其 126434.doc -90- 200848158 中雙重離子交換-玻璃樣品在氫氣流速為2 L/hr的氫氣氣氛 及300°C之溫度下還原4小時。 採用ICP-AES進行樣品分析,鈀濃度之結果約為〇.〇19 wt·% ’銅濃度之結果約為0.02 wt·%。 實例24 A-06F玻璃上之銀 獲得由Lauscha Fiber International生產,平均直徑為 500-600奈米之A-06F玻璃纖維。 第一步,對於按原樣接收、未經煅燒之A-06F玻璃樣品 進行酸浸處理。將約51公克A-06F玻璃及4公升5.5 wt.%之 硕酸各自置於4公升之塑膠廣口容器内。將該塑膠容器置 於90°C之通風烘箱内2小時,且每30分鐘用手梢微搖晃一 下。酸浸處理完成之後,使用帶有Whatman 541濾紙之布 氏漏斗過濾樣品,並使用約7.6公升去離子水清洗。然 後’在110°C之溫度下,將經酸浸之樣品乾燥22小時。 第二步,對經酸浸處理之A-06F玻璃進行離子交換處 理。在本實例中,用硝酸銀製備4公升0.001 wt·%之銀溶液 用於離子交換("IEX溶液”)。將10公克A-06F玻璃加入離子 交換溶液中(”玻璃/離子交換混合物")。量測玻璃/離子交換 混合物之pH值。根據需要,連續逐滴添加約29.8 wt·%之 氫氧化銨(NHUOH),將該混合物之pH值調整至大於11(在 本實例中,得到的pH值約為11.5)。將玻璃/離子交換混合 物移入4公升之塑膠廣口容器中。將該塑膠容器置於5〇。〇 之通風烘箱内2小時,且每30分鐘用手稍微搖晃一下。離 126434.doc -91 - 200848158 子交換處理完成之後,使用帶有Whatman 541濾紙之布氏 漏斗過濾玻璃/離子交換混合物並收集離子交換-玻璃樣 品,且使用約7.6公升之稀NH4OH溶液清洗。稀NH4OH溶 液係採用將10公克之29.8 wt.%濃NH4OH溶液與約3.8公升 去離子水混合而製備。然後,在110°C溫度下,將離子交 換玻璃樣品乾燥22小時。 第三步,對離子交換玻璃樣品進行還原處理,其中將離 子交換-玻璃樣品在氫氣流速為2 L/hr的氳氣氣氛及300°C 之温度下還原4小時。 採用ICP-AES進行樣品分析,銀濃度之結果約為0.053 wt·% 〇 實例25 A-06F玻璃上之鉑 獲得由Lauscha Fiber International生產,平均直徑為 500-600奈米之A-06F玻璃纖維。 第一步,對於按原樣接收、未經煅燒之A-06F玻璃樣品 進行酸浸處理。將約100公克A-06F玻璃及4公升5.5 wt.% 之硝酸各自置於4公升之塑膠廣口容器内。將該塑膠容器 置於90°C之通風烘箱内2小時,且每30分鐘用手稍微搖晃 一下。酸浸處理完成之後,使用帶有Whatman 54 1濾紙之 布氏漏斗過濾樣品,並使用約7.6公升去離子水清洗。然 後,在1 l〇°C之溫度下,將經酸浸之樣品乾燥22小時。 第二步,對經酸浸處理之A-06F玻璃進行離子交換處 理。在本實例中,使用二氯四胺鉑[Pt(NH3)4](Cl)2製備3公 126434.doc -92- 200848158
升0.016 wt·%之鉑溶液用於離子交換("ΙΕχ溶液,,)。將48 17 公克A-06F玻璃加入離子交換溶液中(,,玻璃/離子交換混合 物”)。量測玻璃/離子交換混合物之1)11值。根據需要,連 續逐滴添加約29.8 wt·%之氫氧化銨(NH4〇H),將該混合物 之pH值調整至大於10(在本實例中,得到的阳值約為 10.06)。將玻璃/離子交換混合物移入4公升之塑膠廣口容 器。將该塑膠谷器置於50°C之通風烘箱内兩小時。每30分 鐘用手稍微搖晃一下容器。離子交換處理完成之後,使用 帶有W h a t m a η 5 41濾紙之布氏漏斗過濾玻璃/離子交換混合 物並收集離子交換-玻璃樣品,且使用約7·6公升之稀 ΝΗ4〇Η溶液清洗。稀ΝΗ4〇Η溶液係採用將1〇公克之29.8 wt·%濃ΝΗ4〇Η溶液與約3.8公升去離子水混合而製備。然 後’在110°C溫度下,將離子交換玻璃樣品乾燥22小時。 第三步,對離子交換玻璃樣品進行還原處理,其中樣品 在氫氣流速為2 L/hr的氫氣氣氛及5〇〇°C之溫度下還原4小 時。 採用ICP-AES進行樣品分析,鉑濃度之結果約為〇147 wt·%。 實例26 A-06F玻璃上之鉑 平均直徑為 獲得由 Lauscha Fiber International 生產 500-600奈米之A-06F玻璃纖維。 第一步,對於按原樣接收、未經煅燒之A_〇6F破瑪樣σ 進行酸浸處理。將約21公克A-06F玻璃及4公升5.5 wt%之 126434.doc •93. 200848158 硝酸各自置於4公升之塑膠廣口容器内。將該塑膠容器置 於90 °C之通風烘箱内2小時,每3 0分鐘用手稍微搖晃一 下。酸浸處理完成之後,使用帶有Whatman 541濾紙之布 氏漏斗過濾樣品,並使用約7 · 6公升去離子水清洗。然 後’在110°C之溫度下,將經酸浸之樣品乾燥22小時。 第二步,對經酸浸處理之A-06F玻璃進行離子交換處 理。在本實例中,使用二氯四胺鉑[Pt(NH3)4](Cl)2製備4公 升0.02 wt·%之鉑溶液用於離子交換(,,ΙΕχ溶液”)。將約21 公克經酸浸之A-06F玻璃加入離子交換溶液中(”玻璃/離子 交換混合物”)。量測玻璃/離子交換混合物之pH值。根據 需要,連續逐滴添加約29.8 wt·%之氫氧化銨(nh4〇H),將 該混合物之pH值調整至大於10(在本實例中,得到的1)11值 約為1〇·9〇)。將玻璃/離子交換混合物移入4公升之塑膠廣
時。 氣(H2)流速為2 L/hr的氫氣 鈾濃度之結果約為0.67 採用ICP-AES進行樣品分析, 126434.doc -94- 200848158 wt·% 〇 實例27 未酸浸之E-06F玻璃上之鈀 獲得由Lauscha Fiber International生產,平均直徑為 - 500-600奈米之E-06F玻璃纖維。 : 第一步,對未經酸浸之E-06F玻璃樣品進行離子交換處 理。在本實例中,使用二氫氧四胺鈀[Pd(NH3)4](OH)2製備 2公升0.00008 wt.%之鈀溶液用於離子交換(’’IEX溶液。 〔 將約15.45公克£-06?玻璃加入離子交換溶液中(’’玻璃/離子 交換混合物π)。量測玻璃/離子交換混合物之pH值。根據 需要,連續逐滴添加約29.8 wt·%之氫氧化銨(NH4〇H),將 該混合物之pH值調整至大於10(在本實例中,得到的pH值 約為10.99)。將玻璃/離子交換混合物移入4公升之塑膠廣 口容器中。將該塑膠容器置於50°C之通風烘箱内兩小時。 每30分鐘用手稍微搖晃一下容器。離子交換處理完成之 後,使用帶有Whatman 541濾紙之布氏漏斗過濾、玻璃/離子 交換混合物並收集離子交換·玻璃樣品,且使用約7.6公升 之稀NH4OH溶液清洗。稀NH4OH溶液係採用將10公克之 • 29.8 wt.%濃NH4OH溶液與約3.8公升去離子水混合而製 . 備。然後,在ll〇°C溫度下,將離子交換玻璃樣品乾燥22 小時。 第二步,對離子交換玻璃樣品進行還原處理,其中將離 子交換玻璃在氫氣流速為2 L/hr的氫氣氣氛及300°C溫度下 還原4小時。 126434.doc -95- 200848158 採用ICP-AES進行樣品分析,鈀濃度之結果約為0.014 wt·% 〇 實例CH-1 分析方法re/XPS濺射,SARCNa,等電點(IEP)及 S.A.N2-BET 或 S.A.Kr-BET 測定 X射線光電子光譜學(XPS)濺射深度分布法 使用一台帶有1486.7 eV微聚焦單色化Α1 Κα X射線源的 PHI Quantum 200 Scanning ESC A Mi crop robe™ (Physical Electronics公司)獲得XPS濺射深度分布。儀器具有雙中和 能力,在光譜採集過程中,利用低能電子及陽離子提供電 荷補償。 XPS譜通常在以下條件下測得: -X射線束直徑10-200 μηι -X射線束功率2-40 W -樣品分析區10-200 |nm -電子發射角度與樣品法線呈45° 所有XPS譜及濺射深度分布均在室溫下記錄,不對樣品 進行預處理,但將樣品置於XPS儀器真空環境中的情況除 外。 藉由交替幾個週期的樣品表面光譜採集,然後在每個週 期對樣品表面進行15至30秒的2 kV A〆濺射以清除表面材 料來生成濺射深度分布。使用一層已知厚度的矽薄膜校準 濺射深度速率。 圖1及2所示的Pd及Si原子濃度值之獲取方法為,取Pd 126434.doc -96- 200848158 31/2及Si 2p之峰面積並針對其各自的原子靈敏度因數及分 析儀傳輸函數進行修正。 熟習XPS分析技術者應瞭解,濺射深度參數的測定既受 人為不碟定度亦受機械不確定度之影響,兩者結合可能對 採用XPS濺射深度分布技術測定之濺射深度的每個報告值 造成約25%之不確定度。因此,該不確定度表現在圖1及2 所示之深度值上。該不精確在整個XPS分析技術中都很普 遍,但,對於在本文所揭示之催化活性區域的平均厚度及 其他材料屬性來說,該不精確不足以妨礙對本文所述之觸 媒組合物進行區分,亦不會影響該等組合物與其他未在本 文描述及主張的組合物進行區分。 透射電子顯微鏡(TEM)分析法 透射電子顯从鏡(TEM)樣品檢測使用在3〇〇 kV加速電壓 下工作的JEOL 3000F場發射掃描透射電子顯微鏡(stem) 儀器。該儀器裝有牛津儀器公司(0xford Instruments)的
Inca X射線光譜儀系統,使用能量色散光譜儀執行局部化 學分析。 樣品之製備首先將樣品材料嵌入熟習TEM分析技術者所 知的標準環氧包埋劑中。固化後,使用超薄切片機將環氧 包埋的樣品材料切割為約80奈米厚的切片。切片收集在薄 膜有孔碳載體上,不需要進一步加工,適當定位於上述 STEM儀器的電子束場中,以供檢測及分析。 熟習TEM分析技術者應瞭解,使用tem分析方法測定 標分析物的位置及關心區域相對於基質表面的平均厚产既 126434.doc -97- 200848158 文人為不確定度之影響,亦受機械不確定度之影響,取決 於樣ΠΠ之圖像解析度、目標分析物之物理化學特性及樣品 形態等因素,可能造成約士20%的TEM垂直深度量測結果 (相對於某個具體參照點)不確定度及約士5%之側位量測結 果(相對於某個具體參照點)不確定度。因此,該不確定度 表現在測得的催化成分相對於樣品基質表面的距離上。該 不精確在整個TEM分析過程中都很普遍,但並不足以妨礙 觸媒組合物之間的區分。 SARCNa測定、SARCNa空樣及相關統計分析 由於以上討論之原因,鈉的表面積變化率c,SARC^”)報 告為NaOH滴定液體積之比率。 根據上述SARC#a程序,測定以下實例中給定之每個樣 品之SARC^。藉由配製3.5 M NaC1溶液(亦即在15〇毫升去 離子水中加入30公克NaCl)製備一份空樣,其不含基質樣 口口但,為了解決SARC^實驗程序中之統計上的變异 性,應滴定四份獨立的空樣,且使用獲得v初及%至I〆亦 即,V^V初)所用之規定濃度(本實例中為0.01 N)滴定量平 均值來調整(亦即修正)各基質樣品SARCW則定所使用之滴 定液體積。根據與上述SARC勤測定相同的程序調整空樣 pH值並滴定空樣,但同樣不含基質。 在以下提供的各空樣品及其各自的平均值及標準偏差 (或乂*的幻分析測試結果表格中報告空樣滴定量的統計分 2。同樣,亦報告了由於各自V總所引起之相應於各滴定 里V初V5、Vio及Vis的固有統計上之波動。從統計學的角 126434.doc ~ 98 - 200848158 度使用統计t分布,在平均值附近,所指定之信賴區間 以外的數值可靠,並非源於實驗方法自身固有偏差的確定 度達到95%。所以,對於空樣平均值附近信賴區間内的基 質樣品測得的V初及Vt值被視為在統計學上與空樣沒有差 別。因此,此類樣品不計算SARCw值。 等電點(IEP)測定 根據以下程序測定下面給定之各樣品的等電點(,,IEp,,)。 使用帶 pH mv/ORP模組的 Mettler T〇led〇 SevenMult$,配 合Mettler Toledo INLAB 413 pH複合電極進行iEP量測。在 所關心的整個IEP範圍内,利用pH值為2、4、7及i〇的標準 PH值緩衝溶液校準儀錶。使用足以使樣品達到初濕狀態的 一定量16 ΜΩ去離子水(在約乃它下)潤濕樣品,測定每份 樣品的IEP,由此可產生比較稠密的漿狀或糊狀混合物。 而該初濕狀態可使玻璃電極及其參考電極觸面與接觸受測 固體樣品的液體(在本實例中為漿狀或糊狀混合物)之間達 成液體接觸。根據樣品的形態(例如玻璃微纖維、粒狀粉 末、切短纖維等)及其多孔性(若有)程度,該程序需要不同 的水S。但在所有情況下,添加的水量應該僅僅足以使充 分的液體與玻璃電極及參考電極觸面接觸。換句話說,對 受測樣品加水應該儘可能避免使樣品超過初濕狀態。在所 有情况下使用電極帛,科㈣体樣品與去離子水(添加 用於產生初濕)混合,直至測得的pH值穩定,然後從儀錶 讀取所得pH值。 N2BET或Kr BET表面積(S.A·)測定 126434.doc -99- 200848158 根據以上提及之ASTM程序,對以下給定之每份樣品適 當進行S.A.N2-BET或S.A.Kr-BET測定。如根據以上更充分之 討論,對於較高的表面積量測值(例如約3至6 m2/g),按照 ASTM D3 663-03所述之方法,N2 BET很可能為較佳的表面 積量測技術。而對於較低的表面積量測值(例如’< 約3 m2/g),按照ASTM D4780-95("S.A.^Mr”)所述之方法 ’ Kr BET可能為較佳的表面積量測技術。 用於修正SARCN“^定值的SARCNa空樣量測及統計分析 樣品號 稀 NaOH 滴定液濃 S.A.N2- BET (m2/g) 在NaOH滴定中,使pH值從t0(V初)時4.0的初始值調整 至9.0,並在t5、t!。及t15(V5il5)時將pH值保持在9·〇所 需的滴定液醴積(毫升) __ V嫌= t Λ ^ 度(N) V初 0分鐘 v5 5分鐘 V10 10分鐘 v15 1 15谷鐘1 Vsi 15 Ls£J 空樣A 0.01 不適用 1.5 0.3 0.1 ~Ύ2"""" 空樣B 0.01 不適用 2.2 0.1 0.1 0A 2.6 空樣C 0.01 不適用 2.4 0.1 0.1 ~"δ!"""" pi1 2.7 -- 空樣D 0.01 不適用 2.2 0.1 0.2 Rl— 空樣平均值 0.01 不適用 2.075 0.15 0.125 ^ 0.15 ^0325| 1 2.5 空樣標準 偏差 0.01 不適用 0.3947 0.1 0.05 0.0577 不適用1 0.2708 空樣95%信 賴區間 1.45-2.70 2.07-2.^3 實例CH-2 E玻璃-SARCNa 獲取由 Lauscha Fiber International 生產之E-06F 玻璃樣 品,即平均直徑為500至600奈米奈米之玻璃纖維。 樣品A-1為按原樣接收之E玻璃樣品’而A-2為經由锻燒 但未經酸浸製備的按原樣接收之E玻璃。樣品A-1及A-2 ’ 非酸浸E玻璃樣品接受锻燒熱處理。在該處理過程中’非 酸浸E玻璃在空氣流速為1公升/小時的空氣氣氛及6〇〇°C之 溫度下煅燒4小時。 對按原樣接收之非煅燒E玻璃進行酸浸處理’由此製備 •100- 126434.doc 200848158 比較樣品Comp-B。對於比較樣品Comp-B,將約1 5公克E-玻璃及1.5公升9 wt·%的瑣酸各自置於4公升之塑膠廣口容 器内。將該塑膠容器在95 °C之通風烘箱内置放4小時,每 30分鐘用手稍微搖晃一下。酸浸處理完成之後,使用帶有 Whatman 541濾紙之布氏漏斗過濾、樣品,並使用約7.6公升 去離子水清洗。然後,在ll〇°C之溫度下,將酸浸後的樣 品乾燥22小時。 採用上述用於測定S ARCa^的分析方法對樣品A-1、A-2 及Comp-B進行分析。結果如下表所示。
液,所以空樣滴定不用於修正該樣品滴定。 實例CH-3 AR 玻璃-SARCNa
獲得由 Saint-Gobain Vetrotex 生產之 AR 玻璃 Cem-FIL 126434.doc -101- 200848158
Anti-CrakTM HD樣品,即平均直徑約為17至2〇微米之玻璃 纖維。在本實例中,該玻璃用於樣品A、B及C。 獲取由 Nippon Electric Glass生產之ARG 6S-750玻璃樣 口口 即平均直控約為13微米之玻璃纖維。在本實例中,該 玻璃用於樣品D及E。 分別藉由煅燒按原樣接收之AR玻璃及ARG玻璃以製備 樣品A及D。對於樣品a及D,AR玻璃及ARG玻璃樣品接受 煅燒熱處理。在該處理中,AR玻璃及ARG玻璃在空氣流 速為1公升/小時的空氣氣氛及600°C之溫度下煅燒4小時。 分別對按原樣接收、非煅燒AR玻璃及ARG玻璃進行酸 /文處理,製備樣品B、c及E。 對於樣品B及C,將各約1〇1公克AR玻璃及4公升5·5 wt· /〇之確酸各自置入4公升之塑膠廣口容器内。將該塑膠 谷裔在90°C之通風烘箱内置放2小時,每3〇分鐘用手稍微 晃下 I /文處理完成之後,使用帶有Whatman 541濾 紙之布氏漏斗過濾樣品,並使用約7.6公升去離子水清 洗。然後’在110它之溫度下,將酸浸後之樣品乾燥22小 時。 同樣對於樣品E,將約5 8公克ARG玻璃及4公升5.5 wt./〇之硝酸各自置入4公升之塑膠廣口容器内。將該塑膠 谷态在9〇 C之通風烘箱内置放2小時,每15分鐘用手稍微 搖无一下。酸浸處理完成之後,使用帶有Whatman 541濾 紙之布氏漏斗過濾樣品,並使用約7.6公升去離子水清 ' 、彳後在11 〇 C之溫度下’將酸浸後之樣品乾燥22小 126434.doc 200848158 時。 採用上述用於測定SARC^的分析方法對樣品A-E進行分 析。結果如下表所示。 樣品號 樣品 1在滴i 稀NaOH滴定tlt)及t15< 中,使pH值從時4.0的本 :V5M5)時將pH值保持在9·0所? 7始值調整至9.0,並在ts、 &的滴定液實際體積(毫升) 說明 液濃度(N) V初 0分鐘 v5 5分鐘 v10 10分鐘 V15 15分鐘 V總 V«rV初 空樣 —空樣95% 信賴區間 "空樣平均值 i計信賴區間 0.01 2.1 1.44-— 2.70 0.15 0.125 — 0.15^ 2.5 2.07-2.93 不適用_ A 煅燒AR 0.01 2.4 0 0 0.1 2.5 0.1 B 酸浸AR 0.01 2.2 0.1 0.1 0.1 2.5 0.3 C 酸浸AR 0.01 1.7 0.1 0.1 0.1 2.0 0.3 D 煅燒ARG 6S· 750 0.01 1.6 0.4 0.3 0.4 2.7 1.1 E 酸浸ARG 6S-750 0.01 1 I2·1 0.2 0.1 0.1 1 2.5 0.4
卞因為對基質樣品測得的V初及Vt處於平均值的95%信賴區 間内,所以,SARCa^值被認為在統計學上與空樣平均值 沒有區別。因此,SARCw測定被認為不適用於該等樣 品° 實例CH-4 A-玻璃- SARCiva 獲得由Lauscha Fiber International生產’平均直徑為 500-600奈米之A-06F玻璃纖維。在本實例中’該玻璃用於 •103- 126434.doc 200848158 樣品A、B及C。 獲取由 Lauscha Fiber International 生產之 A-26F 玻璃樣 品,即平均直徑為2 · 6微米之玻璃纖維。在本實例中,該 玻璃用於樣品D。 - 樣品A為按原樣接收之A - 0 6 F -玻璃纖維樣品。 : 對按原樣接收之非煅燒A-06F-玻璃進行酸浸處理,製備 、 樣品B及C。對於樣品B及C,將約58.5公克A-06F-玻璃及4 公升5.5 wt·%之硝酸各自置入4公升之塑膠廣口容器内。將 f 該塑膠容器在90°C之通風烘箱内置放2小時,每30分鐘用 手稍微搖晃一下。酸浸處理完成之後,使用帶有Whatman 541濾紙之布氏漏斗過濾樣品,並使用約7.6公升去離子水 清洗。然後,在ll〇°C之溫度下,將酸浸後之樣品乾燥22 小時。 獲取由Lauscha Fiber International生產之平均直徑約為 2.6微米(2600奈米)的A-26F玻璃纖維。在本實例中,該玻 璃原樣用於樣品D。 ί 採用上述用於測定SARC.的分析方法對樣品A_D進行分 析。結果如下表所示。 樣品號 樣品說明 稀NaOH滴定 液濃度(N) 在滴定中,使pH值從tQ(V初)時4.0的初始值調整至9.0,並 在t5、h。及t15(V5il5)時將pH值保持在9.0所需的滴定液實 際體積(毫升) V初 0分鐘 v5 5分鐘 v10 10分鐘 v15 15分鐘 V總 V«rV 初 空樣平均值 對照平均值 0.01 2.1 0.15 0.125 0.15 2.5 不適用 A 原樣A-06 0.01 16.7 1.5 1.2 0.5 19.9 3.2 B 酸浸A_06 0.01 15.4 1.4 0.9 1.0 18.7 3.3 C 酸浸A-06 0.01 15.7 2.3 1.2 1.3 20.5 4.8 D 原樣A-26F 0.01 5.4 0.7 0.5 0.3 6.9 1.5 126434.doc -104- 200848158 樣品號 樣品說明 IEP S.A.gr.BET (m2/g) 在SARC、測定中所需的修正滴定液鳢積 (毫升r SARCyVa (V«rV 初)/V 初 V初 0分鐘 v5 5分鐘 v10 10分鐘 v15 15分鐘 V緣 空樣平均值 對照平均值 不適用 不適用 2.1 0.15 0.125 0.15 2.5 不適用 修正之A 原樣A-06 10.1 3.1 14.6 1.35 1.075 0.35 17.4 0.19 修正之B 酸浸A-06 10.6 3.1 13.3 1.25 0.775 0.85 16.2 0.18 修正之C 酸浸A-06 未測定 3.1 13.6 2.15 1.075 1.15 18.0 0.32 修正之D 原樣A-26F 未測定 <5 || 3.3 0.55 0.375 0.15 4.4 0.25 結合以下實例對上述觸媒組合物進行更詳細的描述,該 等實例說明了上述不同類型之觸媒組合物可如何用於脱氫 化方法。符合本發明精神的所有修改及實施例均受到保 護。因此,以下實例並非用來限制於本文描述及主張之發 明。 脫氫化(DeHYD)方法實例 在以下非限制性實例中,選定之觸媒組合物經實驗室級 設備之脫氫化活動測試。一般程序如下所述。 首先,將如下表所述質量合適的觸媒樣品載入3.5 mm内 徑之反應管。該觸媒在450°C溫度下使用流速為30 cc/min 之氫氣還原約3個小時。 接着,使甲基環己烷(MCH)及氫氣在約3 psig壓力下以 0.62之WHSV流經觸媒。氫氣與原料之莫耳比為約56。確 定甲基環己烷形成甲苯之轉化率。 實例P-1 利用AR玻璃上之鉑脫氫化 在本實例中,將根據上述實例8之方法所製備的約295 mg於AR玻璃上0.0032 wt·%之翻裝入反應器。在275°C之溫 度下,根據以上描述之脫氫化方法實例程序測試觸媒。 結果如下表所示。 126434.doc -105- 200848158 實例P-2 利用AR玻璃上之鉑脫氫化 在本實例中,將根據上述實例9之方法所製備的約292 mg於AR玻璃上0.038 wt.%之鉑裝入反應器。在275。〇之溫 度下’根據以上描述之脫氫化方法實例程序測試觸媒。 結果如下表所示。 實例P-3 利用AR玻璃上之鉑脫氩化 在本實例中,將根據上述實例1〇之方法所製備的約3% mg於AR玻璃上0.022 wt·%之鉑裝入反應器。在275^之温 度下,根據以上描述之脫氫化方法實例程序測試觸媒。 結果如下表所示。 實例P-4 利用A玻璃上之鉑脫氩化 在本實例中,將根據上述實例20之方法所製備的約362 mg於A玻璃上0.33 wt·%之鉑裝入反應器。在275t之溫度 下’根據以上描述之脫氫化方法實例程序測試觸媒。 結果如下表所示。 實例P-5 利用A玻璃上之鉑脫氩化 在本實例中,將根據上述實例21之方法所製備的約354 mg於A玻璃上0.5 9 wt·%之舶裝入反應器。在275 °C之溫度 下,根據以上描述之脫氫化方法實例程序測試觸媒。 結果如下表所示。 126434.doc -106- 200848158 實例P-6 利用A玻璃上之翻脫氫化 在本實例中,將根據上述實例22之方法所製備的約363 mg於A玻璃上0.71 wt·%之鉑裝入反應器。在275°C之溫度 下,根據以上描述之脫氫化方法實例程序測試觸媒。 結果如下表所示。 實例P-7 利用A玻璃上之始脫氫化 在本實例中,將根據上述實例14之方法所製備的約342 mg於A玻璃上0.96 wt·%之鉑裝入反應器。在275°C之溫度 下,根據以上描述之脫氫化方法實例程序測試觸媒。 結果如下表所示。 樣品說明 觸媒 觸媒重量 (mg) MCH轉化率C-mol-0/〇 實例P-1 AR玻璃上0.0032 wt.%之舶 295 5.36 實例P-2 AR玻璃上0.038 wt.%之翻 292 6.93 實例P-3 AR玻璃上0.022 wt.%之舶 326 23.84 實例P-4 A玻璃上0.33 wt.%之舶 362 65.95 實例P-5 A玻璃上0.59 wt.%之翻 354 63.50 實例P-6 A玻璃上0.71 wt.%之翻 363 69.86 實例P-7 A玻璃上0.96 wt.%之舶 342 69.36 儘管在前面的實施方式中,根據本發明的某些較佳實施 例對發明進行了描述,且為了說明之目的,還提出了許多 細節,然熟習此項技術者顯而易見,本發明很可能有其他 126434.doc -107- 200848158 一些實施例,且在不偏離本發明基本原則的基礎上,於此 所描述的某些細節可能有較大不同。 【圖式簡單說明】 圖1為對應於在AR型玻璃基質上/内包括把之四個樣品每 一個的XPS濺射深度分布圖,其中濺射深度分布圖係使用 PHI QUANTUM 200 SCANNING ESCA(化學分析用光電子 譜儀)MicroprobeTM (Physical Electronics,Inc.)獲得,該 MicroprobeTM具有在1486.7電子伏(eV)工作的微聚焦、單 ^ ' 色化之Α1 Κα X射線源。 圖2為對應於在Α型玻璃基質上/内包括鈀之三個樣品每 一個的XPS濺射深度分布圖,其中濺射深度分布圖係使用 PHI QUANTUM 200 SCANNING ESCA(化學分析用光電子 譜儀)MicroprobeTM (Physical Electronics,Inc.)獲得,該 MicroprobeTM具有在1486.7電子伏工作的微聚焦、單色化 之Α1 Κα X射線源。 126434.doc -108-

Claims (1)

  1. 200848158 十、申請專利範圍: 1· 一種製程流之脫氫化方法,其利用一種觸媒組合物對該 製程流之至少一部分進行脫氫化,該製程流含有至少一 種具有至少一個可脫氫化位點的化合物,其中,該觸媒 組合物包括: -具有外表面、表面區域及表面下區域之實質上無孔基 質, 、土 -至少一種催化成分,及 至少一個催化活性區域,其包括該至少一種催化成 分,其中 句該實質上無孔基質具有 0 當以選自S.A.WU1,S.A.KWW及其組合組成 之群之方法量測時,所測得之介於約〇.〇 i m2/g至10 m2/g之間的總表面積;及 Π) 在大於〇但小於或等於14的pH值範圍内獲得之 預定等電點(IEP); b) 該至少一個催化活性區域可為連續或不連續,且 具有 0 小於或等於約30奈米之平均厚度;及 Η) 催化有效量之該至少一種催化成分;且 c) 該至少一個催化活性區域之位置實質上 0 在該外表面上, ii) 在該表面區域内, iii) 部分在該外表面上,且部分在該表面區域 126434.doc 200848158 内,或 iv) (c)(i)、(ii)及(iii)之組合。 2.如請求項丨之脫氫化方法,其中該至少一種催化成分係 選自由以下成分組成之群:布忍司特(Br〇nsted)或路易士 (Lewis)酸、布忍司特或路易士驗、貴金屬陽離子及貴金 屬錯合陽離子及陰離子、過渡金屬陽離子及過渡金屬錯 合陽離子及陰離子、過渡金屬含氧陰離子、過渡金屬硫 屬化物陰離子、主族含氧陰離子、卣化物、稀土離子、 稀土錯合陽離子及陰離子、貴金屬、過渡金屬、過渡金 屬氧化物、過渡金屬硫化物、過渡金屬氧硫化物、過渡 金屬碳化物、過渡金屬氮化物、過渡金屬硼化物、過渡 金屬磷化物、稀土氫氧化物、稀土氧化物及其組合。 3.如凊求項丨之脫氫化方法,其中在該觸媒組合物處於穩 態脫氫化反應條件下之前,該至少一種催化成分為第一 催化成分,其具有 (Θ第一預反應氧化態,及 (b)與该基質之間的第一預反應相互作用,其係選自由 離子電荷相互作用、靜電電荷相互作用及其組合組成 之群。 、 4· 士口月求項3之脫氫化方法,其中該第一催化成分係選自 由酸、驗驗、硫屬化物及其組合組成之群。 5· t明求項3之脫氫化方法,其中在該觸媒組合物處於穩 =脫虱化反應條件下之前,該第一催化成分之至少一部 刀絰改質或置換,以生成第二催化成分,其具有 126434.doc 200848158 (a) 第二預反應氧化態,及 (b) 與該基質之間相應的第二預反應相互作用; 其,中’該第二催化成分之第二預反應氧化態小於、大於 或等於該第一催化成分之第一預反應氧化態。 6.如請求項5之脫氫化方法,其中該第二催化成分係選自 由 Pd、Pt、Rh、Ir、Ru、〇s、Cu、AgAu、Ru、Re、 Ni、Co、Fe、Μη、Cr及其組合組成之群。 7·如明求項1之脫氫化方法,其中該基質為sarc^小於或 等於約0_5之玻璃組合物。 8_如請求項丨之脫氫化方法,其中該至少一個催化活性區 域實質上集中在平均厚度小於或等於約2〇奈米之奈米區 域中。 9·如請求項1之脫氫化方法,其中該實質上無孔基質係選 自由AR玻璃、稀土石夕酸鈉玻璃、硼鋁石夕酸鹽玻璃' e玻 璃、無硼E玻璃、S玻璃、R玻璃、稀土-矽酸鹽玻璃、 Ba-Ti_矽酸鹽玻璃、氮化玻璃、A玻璃、c玻璃及cc玻璃 及其組合組成之群。 10·如請求項1之脫氫化方法,其中在第一次浸出處理之前 或之後,該實質上無孔基質所獲得之IEP係大於或等於 約6.0,但小於14。 126434.doc
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