[發(fā)明專利]一種用于甲烷氧化制醇類產(chǎn)物的銥基多相復(fù)合氧化物催化劑及其制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201910852878.0 | 申請日： | 2019-09-10 |
| 公開（公告）號： | CN110639547A | 公開（公告）日： | 2020-01-03 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 芮澤寶;楊樂;黃錦栩 | 申請（專利權(quán)）人： | 中山大學(xué) |
| 主分類號： | B01J23/89 | 分類號： | B01J23/89;B01J29/46;B01J29/76;C07C29/50;C07C31/04;C07C31/08 |
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| 地址： | 510275 廣*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 制備 催化劑 復(fù)合氧化物催化劑 復(fù)合氧化物 醇類 催化劑穩(wěn)定性 分子篩載體 催化活性 催化甲烷 多次重復(fù) 分散負載 合金粒子 甲烷氧化 溫和反應(yīng) 氧化銅 氧化銥 乙醇 氧化物 甲醇 銥基 煅燒 粒子 合金 | ||
本發(fā)明公開了一種用于甲烷氧化制醇類產(chǎn)物的銥基多相復(fù)合氧化物催化劑及其制備方法。所述催化劑由氧化銅或分子篩載體和活性組分銥基多相復(fù)合氧化物組成，其中活性組分銥基復(fù)合氧化物由氧化銥和釕、金、鈀、銀、鉑、銅或者它們的氧化物中的至少一種組合而成。所述催化劑的制備方法包括：(1)制備MIr合金（M=Ru、Pd、Pt、Au、Ag或Cu）粒子；(2)將步驟(1)中所得的合金粒子分散負載到載體上，在特定氣氛中煅燒得到銥基多相復(fù)合氧化物催化劑。本發(fā)明所述催化劑具有在溫和反應(yīng)條件下催化活性高、催化劑穩(wěn)定性高、可多次重復(fù)循環(huán)使用的優(yōu)點，可有效用于催化甲烷氧化制甲醇和乙醇等醇類產(chǎn)物。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及甲烷氧化制甲醇等含氧化合物的技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及用于甲烷氧化制甲醇乙醇等醇類化合物的銥基多相復(fù)合氧化物催化劑及其制備方法。
背景技術(shù)
我國天然氣資源總體比較豐富，但氣田分布比較分散、因地理位置或經(jīng)濟因素未能加以有效利用；石油開采得到的石油伴生氣也多因采地的限制，未能轉(zhuǎn)化為有效產(chǎn)能。甲醇是常溫下的液體有機化學(xué)原料和C1化學(xué)的核心產(chǎn)品，被視為甲烷轉(zhuǎn)化的理想產(chǎn)物。因此，針對地處偏遠內(nèi)陸和遠海的天然氣田以及石油伴生氣的特點，開發(fā)甲烷直接催化氧化制甲醇等醇類產(chǎn)物的工藝技術(shù)，對推動邊際天然氣的長距離運輸及深度利用等發(fā)展，提高氣源的利用率具有十分重要的意義。
現(xiàn)今工業(yè)上甲烷制甲醇主要采用兩步法：甲烷首先通過蒸汽重整制得合成氣，然后利用甲醇合成技術(shù)得到甲醇。該工藝過程能耗大，且費用高。開發(fā)甲烷一步直接氧化制甲醇可大大降低生產(chǎn)成本，且有望降低能耗。近年來，科學(xué)家們受到大自然中甲烷單加氧酶作用的啟發(fā)，開發(fā)系列銅基分子篩催化劑用于甲烷直接氧化制甲醇反應(yīng)。NatureCommunications 6 (2015) 7546報道了采用Cu-MOR為催化劑進行甲烷直接氧化制甲醇反應(yīng)，在200 oC的反應(yīng)條件下，甲醇收率為460 μmol/gcat。中國專利(公開號：CN101875016A）利用分子篩為載體，用浸漬法制備負載氧化銅或氧化銅和貴金屬復(fù)合活性組分用于甲烷氧化制甲醇。中國專利（公開號：CN110038591A）公開了一種用于甲烷直接氧化制甲醇的銅-銥復(fù)合氧化物催化劑，由載體氧化銅和用浸漬法負載在其上的銥的氧化物和助催化劑鋅、鈷或鐵的氧化物組成，在水的存在, 甲烷壓力3 bar/空氣壓力1 bar和反應(yīng)溫度150 oC下，反應(yīng)時間3小時甲醇收率達到872 μmol/gcat。雖然目前所開發(fā)的銅基分子篩催化劑已初步證實了將甲烷直接轉(zhuǎn)化為甲醇思路的可行性，但仍存在甲烷轉(zhuǎn)化率低、甲醇收率低、需要高壓反應(yīng)條件等問題。因此，有必要提供一種可以在溫和體系中表現(xiàn)出高活性、高選擇性的甲烷氧化制甲醇等含氧化合物催化劑。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述甲烷直接氧化制甲醇等含氧化合物催化反應(yīng)體系中存在的問題，本發(fā)明的目的是為了解決傳統(tǒng)催化劑活性低的問題，提供一種用于甲烷氧化制甲醇等醇類產(chǎn)物的銥基多相復(fù)合氧化物催化劑及其制備方法。
本發(fā)明的上述目的是通過以下方案予以實現(xiàn)的：
一種用于甲烷氧化制醇類產(chǎn)物的銥基多相復(fù)合氧化物催化劑，該催化劑由金屬氧化物或分子篩載體和活性組分銥基多相復(fù)合氧化物組成，其中活性組分銥基復(fù)合氧化物由氧化銥和釕、金、鈀、銀、鉑、銅或者它們的氧化物中的至少一種組合而成。以催化劑的重量為100%計，第一活性組分組成金屬銥的質(zhì)量百分比為0~20.0%（不包含0）、第二活性組分組成金屬的質(zhì)量百分比為0~10.0%（不包含0），余量為氧化銅或者分子篩載體。
上述用于甲烷氧化制醇類產(chǎn)物的銥基多相復(fù)合氧化物催化劑的制備方法包括如下步驟：
(1) 制備MIr合金（M=Ru、Pd、Pt、Au、Ag或Cu）粒子；(2) 將步驟(1)中所得的合金粒子分散負載到載體上，在特定氣氛中煅燒得到銥基多相復(fù)合氧化物催化劑。
在上述的制備方法中：
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