[發明專利]納米碳材料成型體及其制備方法和應用以及納米碳材料的成型方法和烴脫氫反應方法

有效

• 申請號: 201610603025.X
• 申請日: 2016-07-27
• 公開（公告）號: CN107661765B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 史春風;榮峻峰;于鵬
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J35/02;B01J35/10;C07C5/48;C07C11/08
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 劉國平;顧映芬

納米碳材料成型體及其制備方法和應用以及納米碳材料的成型方法和烴脫氫反應方法本發明公開了一種納米碳材料成型體，該成型體含有納米碳材料以及用于將所述納米碳材料粘結成型的耐熱無機氧化物，所述納米碳材料含有O元素和至少一種金屬元素，所述金屬元素選自過渡金屬元素、第IA族金屬元素和第IIA族金屬元素。根據本發明的納米碳材料成型體以耐熱無機氧化物作為粘結劑將納米碳材料粘結成型，不僅具有較高的抗破碎強度，而且具有較高的孔隙率，適于作為催化劑、特別是烴脫氫反應的催化劑使用。

技術領域

本發明涉及納米碳材料成型技術領域，具體地，本發明涉及一種納米碳材料成型體及其制備方法，本發明還涉及所述納米碳材料成型體作為烴脫氫反應的催化劑的應用，本發明進一步涉及一種以所述納米碳材料成型體作為催化劑的烴脫氫反應方法。

背景技術

烴類物質的脫氫反應是一類重要的反應類型，例如大部分低碳鏈烯烴是通過低碳鏈烷烴的脫氫反應而獲得的。脫氫反應根據氧氣是否參與可以劃分為直接脫氫反應(即，氧氣不參與)和氧化脫氫反應(即，氧氣參與)兩類。

多種類型的納米碳材料已被證明對烴類物質的直接脫氫反應和氧化脫氫反應均具有催化效果。

以納米碳材料作為催化劑的烴氧化脫氫工藝如采用固定床反應工藝，需將納米碳材料成型，成型體需要滿足以下兩個方面的要求：(1)具有一定的強度，以避免在反應過程中成型體發生破碎，一方面破碎形成的細顆粒或粉末會導致催化劑床層壓降升高，從而提高生產運行成本，增加生產的危險性；另一方面破碎形成的細顆粒或粉末若被反應產物帶出，會導致催化劑流失以及產物分離復雜化；(2)具有一定的孔隙率，以提高成型體的比表面積，使得成型體中的納米碳材料能更充分地與反應物料進行接觸。

作為將納米碳材料成型的一個實例，研究人員嘗試將碳納米管(CNT)負載在SiC泡沫的表面，形成CNT/SiC泡沫。盡管CNT能較好地錨定在SiC泡沫表面，但是CNT的負載量較低，通常只能達到0.5-4重量％。

因此，如何將納米碳材料成型為在寬泛的納米碳材料含量范圍內仍然具有較高的強度的成型體仍然是一個亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種納米碳材料成型體及其制備方法，該納米碳材料成型體不僅具有較高的強度，而且納米碳材料的含量能在較寬的范圍進行調節。

根據本發明的一個方面，本發明提供了一種納米碳材料成型體，該成型體含有納米碳材料以及用于將所述納米碳材料粘結成型的耐熱無機氧化物，所述納米碳材料含有O元素和至少一種金屬元素，所述金屬元素選自過渡金屬元素、第IA族金屬元素和第IIA族金屬元素。

根據本發明的第二個方面，本發明提供了一種納米碳材料成型體，該成型體含有納米碳材料以及用于將所述納米碳材料粘結成型的耐熱無機氧化物；

所述納米碳材料采用包括以下步驟的方法制得：將一種分散有原料納米碳材料的水分散液于密閉容器中進行反應，所述水分散液中分散有至少一種過氧化物以及至少一種金屬化合物，所述金屬化合物選自堿性金屬化合物和過渡金屬化合物，所述堿性金屬化合物中的金屬元素選自第IA族金屬元素和第IIA族金屬元素，反應過程中，所述水分散液的溫度在80-300℃的范圍內。

根據本發明的第三個方面，本發明提供了一種納米碳材料成型體的制備方法，該方法包括將納米碳材料與粘結劑源混合，將得到的混合物進行成型，得到成型物，將所述成型物進行干燥以及可選的焙燒，所述粘結劑源選自耐熱無機氧化物和/或耐熱無機氧化物的前身物，所述納米碳材料為未經表面處理的納米碳材料和/或經表面處理的納米碳材料，由X射線光電子能譜確定所述經表面處理的納米碳材料含有O元素和至少一種金屬元素，所述金屬元素選自過渡金屬元素、第IA族金屬元素和第IIA族金屬元素。

根據本發明的第四個方面，本發明提供了一種由本發明第三個方面所述的方法制備的納米碳材料成型體。