[發明專利]催化甲烷氧化偶聯制乙烷和乙烯的氧化物納米棒催化劑及其制法及其應用

無效

• 申請號: 201310307275.5
• 申請日: 2013-07-19
• 公開（公告）號: CN103350002A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 孫予罕;祝艷;黃萍
• 申請（專利權）人: 上海中科高等研究院
• 主分類號: B01J35/10
• 分類號: B01J35/10;B01J23/10;B01J21/10;B01J23/04;C07C9/06;C07C11/04;C07C2/84
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 王函

1.一種催化甲烷氧化偶聯制乙烷和乙烯的氧化物催化劑，其特征在于，該催化劑具有納米棒狀結構；該催化劑是金屬氧化物納米棒，或者是添加助劑的復合氧化物納米棒，即N/MxOy，M為堿土金屬中的一種，或者M是稀土金屬中的一種，N是堿金屬中的一種，或者N是堿土金屬中的一種。

2.如權利要求1所述的一種催化甲烷氧化偶聯制乙烷和乙烯的氧化物催化劑，其特征在于，M為Mg，Ca中的一種，或M是La，Ce中的一種；N是Li、K、Na中的一種，或者N是Sr、Ba中的一種。

3.如權利要求1所述的一種催化甲烷氧化偶聯制乙烷和乙烯的氧化物催化劑，其特征在于，所述添加助劑的復合氧化物納米棒，即N/MxOy，助金屬N與主組分M的摩爾比為：1/15～1/1。

4.如權利要求3所述的一種催化甲烷氧化偶聯制乙烷和乙烯的氧化物催化劑，其特征在于，N與M的摩爾比為：1/10～1/5。

5.一種如權利要求1所述的催化甲烷氧化偶聯制乙烷和乙烯的氧化物催化劑的制備方法，其特征在于，采用沉淀法制備，包括以下步驟：

①沉淀：金屬鹽和尿素依次溶解在超純水中；金屬鹽的濃度為0.01～0.03mol/L，尿素的濃度為0.1～0.5mol/L；氨水滴加到上述溶液中，直至溶液的pH值為10～12；此溶液在80～100℃的水浴中反應2～8小時，離心洗滌；

②干燥：將步驟①所得的沉淀，在75～95℃的干燥箱中干燥10～12小時；

③煅燒：將步驟②干燥后的沉淀，放在馬弗爐中，在300-750℃煅燒1.5～3小時。

6.如權利要求5所述的一種催化甲烷氧化偶聯制乙烷和乙烯的氧化物催化劑的制備方法，其特征在于：在步驟①中，所述的金屬鹽為水溶性硝酸鹽或有機酸鹽中的一種或多種，金屬離子濃度為0.01～0.03mol/L。

7.如權利要求5所述一種催化甲烷氧化偶聯制乙烷和乙烯的氧化物催化劑的制備方法，其特征在于：在步驟②和步驟③之間增加如下步驟：將濃度為0.01-0.05mol/L的硝酸鹽溶液滴入上述沉淀上，直至飽和，再在65-85℃的干燥箱中干燥10-12小時。

8.如權利要求1所述的一種催化甲烷氧化偶聯制乙烷和乙烯的氧化物催化劑在甲烷氧化偶聯反應中的應用，其特征在于：所述催化劑應用于甲烷氧化偶聯反應中，其中，催化反應條件為：催化反應的溫度為400～800℃；CH₄和O₂的流速為80～200mL/min；CH₄與O₂的摩爾比為1～10；空速為10000～70000h^-1。

9.如權利要求8所述的應用，其特征在于：所述催化反應條件為：催化反應的溫度為500～600℃；CH₄和O₂的流速為100～130mL/min；CH₄與O₂的摩爾比為2～4；空速為30000～40000h^-1。