[發明專利]一種憎水結構化催化材料及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201910341065.5
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN110026231A
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 張勁松;矯義來;管亞男;劉強
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: B01J29/035
• 分類號: B01J29/035;B01J29/76;B01J29/14;B01J29/04;B01J27/224;B01J29/85;B01J29/78;B01J35/10;F23G7/07
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

1.一種憎水結構化催化材料，其特征在于，該催化材料采用多孔結構碳化硅為載體，或采用表面修飾有碳化硅晶須的多孔結構碳化硅作為載體，在其表面負載憎水氧化物涂層作為二次載體，在二次載體表面負載具有一維、二維或多級孔結構的金屬氧化物、貴金屬或兩者的混合物作為活性組分，構成結構化催化材料。

2.按照權利要求1所述的憎水結構化催化材料，其特征在于，憎水氧化物為MFI型沸石、Y型沸石、beta型沸石、A型沸石、X型沸石、MWW型沸石、MOR型沸石、鋁磷酸微孔分子篩、MCM-41分子篩、SBA-15分子篩或介孔氧化硅沸石分子篩中的一種或兩種以上混合物。

3.按照權利要求1所述的憎水結構化催化材料，其特征在于，憎水氧化物占憎水結構化催化材料的體積比為5～50％，負載憎水氧化物的載體比表面積為5～500m²/g，憎水氧化物的厚度為5～100微米，憎水氧化物涂層與載體之間的界面結合強度大于3MPa，活性組分的負載量為0.1～400kg/m³。

4.按照權利要求1所述的憎水結構化催化材料，其特征在于，載體表面負載的活性組分為：貴金屬Pd、Pt、Au、Ru、Ag中的一種或兩種以上，或者金屬或稀土金屬Cu、Cr、Mn、Co、Ni、Ce、La中的一種或兩種以上的氧化物，或者貴金屬和金屬氧化物的混合物。

5.按照權利要求1所述的憎水結構化催化材料，其特征在于，金屬氧化物采用浸漬、涂覆、水熱合成或溶劑熱合成，具有一維、二維或三維多孔微觀結構。

6.按照權利要求1所述的憎水結構化催化材料，其特征在于，多孔結構碳化硅具有三維聯通網絡結構或蜂窩結構或波紋形狀或中空雙連續三維連通孔道結構。

7.一種權利要求1至6之一所述的憎水結構化催化材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)采用水熱合成方法、涂覆方法或蒸汽相轉化方法，將憎水氧化物涂層負載到載體表面直接使用，或者繼續經過水蒸氣處理或酸洗，得到負載憎水氧化物涂層作為二次載體；

(2)在二次載體表面負載具有一維、二維或多級孔結構的金屬氧化物、貴金屬或兩者的混合物作為活性組分，金屬氧化物和/或貴金屬進入憎水氧化物二次載體內，形成混合結構，得到憎水結構化催化材料。

8.按照權利要求7所述的憎水結構化催化材料的制備方法，其特征在于，對于金屬氧化物活性組分，采用浸漬、化學氣相沉積或水熱生長的方法制備；對于貴金屬活性組分，采用浸漬、共沉淀或水熱合成的方法制備；或者，先在二次載體表面制備金屬氧化物，然后再通過浸漬、共沉淀或水熱合成的方法在其表面進一步負載貴金屬催化劑；對于金屬氧化物活性組分，二次載體表面負載的金屬氧化物活性組分質量分數在50～400kg/m³；對于貴金屬活性組分，貴金屬活性組分的質量分數為0.1～2kg/m³。

9.一種權利要求1至6之一所述的憎水結構化催化材料的應用，其特征在于，在固定床反應器上，采用所述的憎水結構化催化材料，通過空氣作為氧化劑，將揮發性有機物催化氧化形成水和二氧化碳。

10.按照權利要求9所述的憎水結構化催化材料的應用，其特征在于，以空氣為氧化劑，以憎水結構化催化材料為催化劑，揮發性有機物催化氧化反應在固定床反應器上進行，處理濃度10ppm～2000ppm、相對濕度在30～85％的揮發性有機物，體積空速3000～100000h^-1，在100℃～600℃溫度范圍內，將揮發性有機物轉化為水和二氧化碳。