[發明專利]一種垂直取向類水滑石薄膜及其在結構化催化方面的應用

有效

• 申請號: 201110204361.4
• 申請日: 2011-07-21
• 公開（公告）號: CN102343283A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: 衛敏;孫智勇;靳蘭;段雪
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B01J31/28
• 分類號: B01J31/28;B01J31/26;C10G27/00
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 張水俤

所屬領域

本發明屬于無機功能材料及其可控制備技術領域，具體涉及一種垂直取向類水滑石薄膜及其制備方法，將其應用于結構化催化氧化硫醇脫臭方面，具有穩定性好，催化效率高，較長的催化壽命且易于再生等特點。

背景技術

硫醇為弱酸性有機硫化物，存在于大多數石油產品(如煤油、石腦油、航空燃料、液化氣等)。硫醇腐蝕性大，氣味惡劣，嚴重危害人體健康，而且還是一種自由基引發劑，嚴重影響油品的質量和安定性。脫除硫醇，將其轉換為無毒無臭的二硫化物，這個過程通常稱為“脫臭”。目前在油品脫硫工業中應用最廣泛的是UOP公司推出Merox催化氧化脫硫醇工藝。該工藝主要是在強堿性介質(如NaOH溶液)中，以磺化酞菁鈷或聚酞菁鈷為催化劑，空氣為氧化劑將硫醇氧化為無害的二硫化物溶解在油品中，從而除去硫醇。但是，這種工藝存在以下弊端：(1)產生大量廢臭堿液，增加煉油廠處理廢液的負擔，嚴重污染環境；(2)酞菁類催化劑使用壽命不長，催化劑失效問題嚴重。因此，許多化學工作者正在積極尋求一種成本較低且對環境污染較輕的固體堿來代替液體堿的大量使用。

水滑石(LDHs)又被稱為雙羥基復合金屬氧化物，是一類應用很廣泛的陰離子型無機層狀材料，其是由二維尺寸的層板沿第三維有序排列而形成的晶體，二價和三價金屬氫氧化物相互間高度分散并以共價鍵構成主體層板，且富含正電荷；層間陰離子均勻分布，以靜電作用力平衡主體層板電荷，使晶體呈電中性。將LDHs高溫焙燒為復合金屬氧化物(MMO)，因其高的比表面積，強堿性和熱穩定性，近年來在堿催化、催化劑載體等方面有廣闊的應用。但是，這種MMO粉末在催化過程中很容易流失，且與產物較難分離。因此，如何避免固體堿在催化過程中的流失又是一個亟待解決的問題。

用原位生長法制備的水滑石薄膜具有統一的取向，且薄膜與基底是以共價鍵結合，結合力較強，不易脫落。將LDHs取向薄膜煅燒后成為復合金屬氧化物(MMO)薄膜后，仍然保持著原來的取向和與基底較強的結合力。因此，與粉體相比，將酞菁鈷負載在這種結構化MMO薄膜上制備的催化劑具有如下的優點：(1)可以使催化劑在反應過程中流失得到有效的控制；(2)這種MMO薄膜所具有的特殊的結構取向特點決定了該薄膜可以提供統一的堿性，且堿性位點均勻分散；(3)堿性位點的均勻分散能夠使酞菁鈷能更均勻的吸附在薄膜上，進一步降低酞菁鈷的聚集，從而提高催化劑的活性和使用壽命。因此，這種薄膜催化劑有望在無液體堿條件下對硫醇進行高效脫除。至今為止，國內外尚無關于這種在鋁基底上制備三元LDHs薄膜以及將這種三元薄膜制備成結構催化劑對硫醇體系進行催化應用的文獻及專利報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種垂直取向類水滑石薄膜及其制備方法，將其應用于結構化催化氧化硫醇脫臭方面，具有穩定性好，催化效率高，較長的催化壽命且易于再生等特點。其技術方案為：通過原位生長法，在純鋁基底上制備得到垂直取向的二元、三元類水滑石薄膜，將得到的類水滑石薄膜在400-500℃煅燒得到復合金屬氧化物薄膜，然后負載磺化酞菁鈷后即為結構化催化劑。