[發明專利]一種整體型納米碳復合催化劑的微波加熱應用方法

無效

• 申請號: 201410186630.2
• 申請日: 2014-05-05
• 公開（公告）號: CN103951540A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 李平;脫永笑;李興;段學志;姜昊;石鎏杰;周興貴
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C07C5/367
• 分類號: C07C5/367;C07C15/24;C07C13/567;C01B3/22
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 張睿

技術領域

本發明涉及材料加熱技術及其應用，尤其涉及整體型納米碳復合催化劑通過微波加熱技術應用于催化反應的方法。

背景技術

納米碳管和納米碳纖維具有獨特的力學性能和電性能，同時，納米管和納米碳纖維優異的物理和化學特性，將其開發成為催化劑和催化劑載體應用于催化反應過程，也有著巨大的經濟效益和理論研究價值。納米碳管和納米碳纖維用作催化劑載體具有結構和性能可控、耐酸耐堿耐熱、機械強度高等優點。與活性炭相比，中/大堆積孔性質的納米碳管和納米碳纖維更適宜于內擴散嚴重的催化反應過程。而且納米碳管和納米碳纖維的石墨基面和邊界與負載的金屬粒子之間還可能通過強相互作用來提高反應的轉化率和選擇性。近年來的研究表明，作為催化劑載體，納米碳管和納米碳纖維在加氫、脫氫、甲?；⑷剂想姵仉姶呋确磻酗@示出良好的催化穩定性以及與活性組分間的協同能力。然而納米碳管和納米碳纖維一般以粉末或單絲形態存在，不能直接用于工業反應裝置上，作為催化材料必須整裝化(催化術語謂之成型)，才能滿足工業催化反應裝置對催化材料的裝填和使用要求。

另一方面，與傳統加熱技術主要依靠熱傳導機制不同，微波加熱技術是利用電磁場把能量直接傳播到被加熱物體內部而進行加熱的一種新技術，具有選擇性加熱的特點，即被加熱物體性質不同，產生的熱效果也不同，對于高介電(磁)損耗材料可瞬時加熱升溫，能耗很低。同時，微波功率連續可調，介質溫升可隨即響應，非常有利于加熱過程的自動控制和連續化生產。碳是一類大家熟知的微波吸收材料，近年來，微波加熱技術在高溫碳熱還原冶金、碳材料負載催化劑制備等方面得到了較廣泛的研究和應用。例如中國專利CN200910187728.9公布了一種以活性炭等吸波材料為載體，利用微波加熱技術，高效、快速合成負載型過渡金屬磷化物催化劑的方法。然而，不同結構碳材料的微波加熱性能差異很大，例如石墨因其高導電性易在微波場中放電而導致無法正常被微波加熱。因此，將微波加熱技術與碳材料結合使用存在適配性問題。一方面，納米碳管和納米碳纖維粉末雖然可以被微波加熱，但由于工程應用性能差而難以用于工業催化反應過程中；另一方面，催化劑粉末的成型過程若成型工藝、配方和助劑選擇不當，則會惡化工業催化劑的性能【朱洪法編，催化劑成型，中國石化出版社，1992年，第2頁】，還會造成工業催化劑微波加熱效果不好。

因此，本領域迫切需要提供一種有利于節能降耗，還可能提高催化反應的轉化率，同時可解決催化劑的工程應用問題的催化劑微波加熱應用方法。

發明內容

本發明旨在提供一種整體型納米碳復合催化劑通過微波加熱應用于催化反應的方法。

本發明的另一個目的是提供一種有機液體催化脫氫的方法。

在本發明的第一方面，提供了一種整體型納米碳復合催化劑在吸熱型催化脫氫反應中的應用，所述催化反應使用微波加熱。

在另一優選例中，所述吸熱型催化脫氫反應是有機液體的催化脫氫反應；所述有機液體選自下述的一種或一種以上：十氫萘、全氫化芴、甲醇、乙醇、甲醛、乙醛、甲酸、乙酸、乙二醇、丙三醇。

在另一優選例中，所述的整體型納米碳復合催化劑由催化劑活性組分與整體型納米碳復合材料組成，所述催化劑活性組分與整體型納米碳復合材料組成的重量比為1:5－100；所述的催化劑活性組分選自金屬、金屬氧化物、金屬硫化物或金屬鹽；所述的金屬為過渡金屬。

在另一優選例中，所述整體型納米碳復合材料由碳基體和納米碳組成，所述碳基體和納米碳組成的重量比為1:0.5－10；更優選為1:2－5；所述碳基體選自碳纖維氈、碳纖維布或碳纖維紙；所述納米碳選自納米碳管或納米碳纖維。

在本發明的第二方面，提供了一種微波加熱在吸熱型催化反應中的應用，所述催化反應使用整體型納米碳復合催化劑。

在另一優選例中，所述吸熱型催化反應是有機液體的催化脫氫反應；所述有機液體選自下述的一種或一種以上：十氫萘、全氫化芴、甲醇、乙醇、甲醛、乙醛、甲酸、乙酸、乙二醇、丙三醇。

在本發明的第三方面，提供了一種有機液體的催化脫氫方法，所述方法包括步驟：

(1)將有機液體和整體型納米碳復合催化劑接觸得到混合物；

(2)使用微波對步驟(1)得到的混合物進行加熱，使有機液體達到回流冷凝狀態；和

(3)持續進行微波加熱，使有機液體發生催化脫氫反應；

所述有機液體選自下述的一種或一種以上：十氫萘、全氫化芴、甲醇、乙醇、甲醛、乙醛、甲酸、乙酸、乙二醇、丙三醇。

在另一優選例中，所述的整體型納米碳復合催化劑與有機液體的體積比為1:0.5－100。