[發(fā)明專利]一種鐵基催化劑及其制備方法和應用

有效

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• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111790436B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設計）人: 張斌;翟黎明;趙世超;覃勇
• 申請（專利權）人: 中國科學院山西煤炭化學研究所
• 主分類號: B01J29/46
• 分類號: B01J29/46;B01J29/03;C07C31/04;C07C29/50;C07C45/28;C07C49/303
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 馬小星

1.一種鐵基催化劑在催化飽和烷烴液相選擇性氧化反應中的應用，其特征在于，

所述鐵基催化劑的制備方法，包括以下步驟：

基于原子層沉積法，通過依次脈沖氣態(tài)的鐵基前驅體和氣態(tài)的氧化劑，在載體材料表面進行沉積處理，在載體材料表面形成鐵活性中心，得到鐵基催化劑；

其中，所述載體材料為微孔材料或介孔材料，且所述載體材料中含有硅元素和/或鋁元素；

所述鐵活性中心為鐵氧化物，且所述鐵活性中心的鐵為三價鐵，或者三價鐵和二價鐵共存；

所述鐵活性中心的制備具體是在原子層沉積真空反應腔中進行，腔體壓力為10～200Pa，每分鐘內，按載氣流量與原子層沉積真空反應腔的體積比為1：(5～50)通入載氣；所述鐵基前驅體的溫度為70～110℃，脈沖時間為6～60秒，憋氣時間為40～120秒，真空吹掃時間為240～1000秒。

2.根據權利要求1所述的應用，其特征在于，在載體材料表面制備鐵活性中心之前還包括：

基于原子層沉積法，通過依次脈沖氣態(tài)的助劑前驅體和氣態(tài)的氧化劑，在載體材料表面進行沉積處理，在載體材料表面形成助劑；

其中，所述助劑為金屬氧化物，所述助劑中的金屬選自鋁、鋅、鈦和銅中的至少一種。

3.根據權利要求2所述的應用，其特征在于，以鐵活性中心中的鐵元素質量計，所述鐵基催化劑中的鐵活性中心含量為0.01～5wt％；以助劑中的金屬元素質量計，所述鐵基催化劑中的助劑含量≤1wt％。

4.根據權利要求2～3任一項所述的應用，其特征在于，制備所述助劑的操作步驟包括：

將載體材料置于原子層沉積真空反應腔中，向所述原子層沉積真空反應腔中脈沖氣態(tài)的助劑前驅體，經第一憋氣后，再經第一真空吹掃除去多余的助劑前驅體；之后向所述原子層沉積真空反應腔中脈沖氣態(tài)的氧化劑，經第二憋氣后，再經第二真空吹掃除去多余的氧化劑；

以依次進行脈沖氣態(tài)的助劑前驅體-第一憋氣-第一真空吹掃-脈沖氣態(tài)的氧化劑-第二憋氣-第二真空吹掃記為1次助劑沉積處理，經過m次助劑沉積處理后，在所述載體材料表面形成助劑；所述m＝1～50。

5.根據權利要求4所述的應用，其特征在于，制備所述鐵活性中心的操作步驟包括：

將載體材料置于原子層沉積真空反應腔中，向所述原子層沉積真空反應腔中脈沖氣態(tài)的鐵基前驅體，經第三憋氣后，再經第三真空吹掃除去多余的鐵基前驅體；之后向所述原子層沉積真空反應腔中脈沖氣態(tài)的氧化劑，經第四憋氣后，再經第四真空吹掃除去多余的氧化劑；

以依次進行脈沖氣態(tài)的鐵基前驅體-第三憋氣-第三真空吹掃-脈沖氣態(tài)的氧化劑-第四憋氣-第四真空吹掃記為1次鐵活性中心沉積處理，經過n次鐵活性中心沉積處理后，得到鐵基催化劑；所述n＝1～200。

6.根據權利要求1～3、5任一項所述的應用，其特征在于，所述鐵基前驅體包括二茂鐵或叔丁醇鐵；所述載體材料包括ZSM-5分子篩、Silicalite-1分子篩、SBA-15分子篩、多孔MCM-41、多孔SiO₂或氧化物修飾的ZSM-5分子篩；制備所述鐵活性中心采用的氧化劑包括水、氧氣和臭氧中的至少一種。

7.根據權利要求2～3、5任一項所述的應用，其特征在于，所述助劑前驅體包括三甲基鋁、二乙基鋅、四異丙醇鈦和雙(2,2,4,4-四甲基-3,5-庚二酮酸)銅中的至少一種；制備所述助劑采用的氧化劑包括水、氧氣和臭氧中的至少一種。