[發(fā)明專(zhuān)利]一種磷酸氧釩催化劑的制備方法及其用途

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810136369.3
• 申請(qǐng)日: 2018-02-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108246325B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉瑞霞;賀濱;張瑞銳;陳雪景;代飛;張鎖江
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所
• 主分類(lèi)號(hào): B01J27/198
• 分類(lèi)號(hào): B01J27/198;B01J35/10;B01J37/00;C07D307/60
• 代理公司: 北京品源專(zhuān)利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發(fā)明涉及一種磷酸氧釩催化劑、采用低共熔溶劑強(qiáng)化制備的方法及其用途。所述方法包括：1)釩源、低共熔溶劑、苯甲醇和C₃～C₈的一元醇混合，得到混合料，反應(yīng)，其中，所述低共熔溶劑為氯化膽堿與有機(jī)多元醇形成的低共熔溶劑；2)將步驟(1)所得反應(yīng)產(chǎn)物與磷源混合，升溫至100℃～200℃，繼續(xù)反應(yīng)，得到磷酸氧釩前驅(qū)體；3)焙燒，得到磷酸氧釩催化劑。該方法使用綠色廉價(jià)的低共熔溶劑強(qiáng)化制備磷酸氧釩催化劑，克服了磷酸氧釩催化劑依靠貴金屬提高其性能，產(chǎn)生二次污染、成本高、制備過(guò)程復(fù)雜等缺點(diǎn)。該磷酸氧釩催化劑在用于催化正丁烷選擇性氧化制順酐反應(yīng)時(shí)，改進(jìn)了收率低、選擇性差等難題，克服了傳統(tǒng)催化劑改進(jìn)方法中成本高、污染大的缺點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化工催化領(lǐng)域，涉及一種磷酸氧釩催化劑的制備方法及應(yīng)用，尤其涉及一種磷酸氧釩催化劑、采用低共熔溶劑強(qiáng)化制備的方法及其用途。

背景技術(shù)

由于烷烴價(jià)格低廉、環(huán)境低廉，在制備高附加值化學(xué)品上，是一種潛力巨大的原料。迄今為止，使用釩磷氧催化劑實(shí)現(xiàn)定丁烷選擇性氧化制備順酐是唯一成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的工藝。

到目前為止，制約釩磷氧催化劑性能提高的主要原因是該催化劑在使用過(guò)程中會(huì)發(fā)生深度氧化。目前普遍認(rèn)為，該催化劑的活性相(VO)₂P2O₇是由前驅(qū)體VOHPO₄·2H₂O經(jīng)過(guò)活化轉(zhuǎn)化而來(lái)，在此過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生五價(jià)釩的晶相，如γ-VOPO₄，α-VOPO₄，δ-VOPO₄等，會(huì)對(duì)催化劑性能產(chǎn)生很大的影響。目前工業(yè)上主要通過(guò)添加金屬鹽作為助劑來(lái)改善催化劑的催化性能，例如Ce、Cd、Ni、Nb、Zn等，但上述金屬助劑及稀土元素的添加，會(huì)導(dǎo)致催化劑成本提高，并且在金屬鹽的添加過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生二氧化氮等有毒氣體，造成二次污染。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種磷酸氧釩催化劑、采用低共熔溶劑強(qiáng)化制備的方法及其用途。本發(fā)明的方法使用廉價(jià)、無(wú)毒的低共熔溶劑輔助合成磷酸氧釩催化劑，可以環(huán)境友好地制備磷酸氧釩催化劑，能夠克服傳統(tǒng)依靠貴金屬提高其性能，產(chǎn)生二次污染、成本高、制備過(guò)程復(fù)雜等缺點(diǎn)。該催化劑在用于催化正丁烷選擇性氧化制順酐反應(yīng)時(shí)，改進(jìn)了現(xiàn)有技術(shù)中正丁烷選擇性氧化順酐反應(yīng)收率低、催化劑選擇性、轉(zhuǎn)化率低、助劑元素流失和成本高等問(wèn)題。

本發(fā)明提供一種磷酸氧釩催化劑的制備方法，其包括以下步驟：

(1)將釩源、低共熔溶劑、苯甲醇和C₃～C₈的一元醇混合，得到混合料，反應(yīng)，其中，所述低共熔溶劑為氯化膽堿與有機(jī)多元醇形成的低共熔溶劑；

(2)將步驟(1)所得反應(yīng)產(chǎn)物與磷源混合，升溫至100℃～200℃，繼續(xù)反應(yīng)，得到磷酸氧釩前驅(qū)體；

(3)焙燒，得到磷酸氧釩催化劑。

本發(fā)明還提供上述方法獲得的磷酸氧釩催化劑在正丁烷選擇性氧化制順酐中的應(yīng)用。

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明使用的低共熔溶劑合成簡(jiǎn)單，無(wú)毒、廉價(jià)、可大量制備生物可降解。

(2)本發(fā)明的方法是一種低共熔溶劑強(qiáng)化制備磷酸氧釩催化劑的方法，該方法中，氯化膽堿-多元醇低共熔溶劑能夠特異性吸附在催化劑的某一晶面，調(diào)節(jié)該晶面的成核能，改變催化劑合成過(guò)程中的成核生長(zhǎng)過(guò)程。改變催化劑的形貌，獲得具有高活性面的催化劑。本發(fā)明在反應(yīng)過(guò)程中引入低共熔溶劑，鈍化副反應(yīng)晶面，誘導(dǎo)活性晶面的形成，使催化劑的選擇性和轉(zhuǎn)化率均有較大的提升。

(3)相比傳統(tǒng)的浸漬金屬法，本發(fā)明的方法簡(jiǎn)化了催化劑的制備流程，成本低，操作簡(jiǎn)單，適合工業(yè)化生產(chǎn)。