[發明專利]單分散碳載非貴金屬材料作為乙苯無氧脫氫催化劑的應用

有效

• 申請號: 202011101212.0
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN114367295B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 王愛琴;石佳佳;張濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J35/10;B01J37/08;B01J37/00;C07C5/333;C07C15/46
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種單分散碳載非貴金屬材料作為乙苯無氧脫氫催化劑的應用，其特征在于：將所述碳載非貴金屬材料作為乙苯脫氫反應的催化劑，在無氧、無水蒸氣保護的條件下催化乙苯直接脫氫生成苯乙烯；

所述的碳載非貴金屬催化劑活性組分為Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mn、Sn中至少一種或者兩種以上，活性組分含量為1?%-4.5?%，且非貴金屬在碳載體上呈單原子分散；所述的碳載體為氮摻雜的碳材料；

所述的單分散的碳載非貴金屬催化劑采用犧牲模板法制備，制備方法如下：

（1）將金屬前驅體和氮源溶于20-95℃去離子水，加入模板劑后于20-90℃攪拌1-24?h，金屬前驅體與氮源質量比為1:300-1:3，氮源與模板劑質量比為3:1-1:3；

所述氮源為聯吡啶和L-精氨酸兩種；

（2）將混合液旋蒸除水后于60-120?°C下干燥，得到固體；

（3）將上述固體于惰性氣氛下500-1200?°C下煅燒0.5-10?h，所述惰性氣氛為氮氣、氦氣、氬氣中的一種或兩種以上，得到黑色固體；

（4）上述黑色固體經物質的量濃度范圍為0.5-6?mol/L的酸處理1-48?h后，洗滌，干燥，得到單分散的碳載非貴金屬材料；所述酸為鹽酸、硝酸、硫酸、氫氟酸中的一種或兩種以上。

2.根據權利要求1所述的應用，其特征在于：催化劑比表面積為50-1000?m²/g，催化劑中氮的質量摻雜量為2?%-20?%。

3.?根據權利要求1所述的應用，其特征在于：催化劑比表面積為600-950?m²/g，催化劑中氮的質量摻雜量為5?%-10?%。

4.根據權利要求1所述的應用，其特征在于：

步驟（1）將金屬前驅體和氮源溶于80?°C去離子水，加入模板劑后于20-90?°C攪拌1-24h，金屬前驅體與氮源質量比為1:300-1:3，氮源與模板劑質量比為3:1-1:3；

所述金屬前驅體為Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mn、Sn中的一種或兩種以上的醋酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽、氯化物、酞菁配合物中至少一種或兩種以上；

所述模板劑為碳酸鈣、氫氧化鎂、氧化鎂、二氧化硅中的一種或兩種以上，模板劑粒徑為10-50?nm；

（2）將混合液旋蒸除水后于80?°C下干燥，得到固體；

（3）將上述固體于惰性氣氛下600-900?°C下煅燒2-4?h，所述惰性氣氛為氮氣、氦氣、氬氣中的一種或兩種以上，得到黑色固體；

（4）上述黑色固體經物質的量濃度范圍為0.5-3?mol/L的酸處理12-24?h后，洗滌，干燥，得到單分散的碳載非貴金屬材料；所述酸為鹽酸、硝酸、硫酸、氫氟酸中的一種或兩種以上。

5.根據權利要求1-4任一所述的應用，其特征在于：所述乙苯脫氫制苯乙烯反應過程中，催化劑催化反應的使用溫度為400-700?°C。

6.?根據權利要求5所述的應用，其特征在于：所述乙苯脫氫制苯乙烯反應過程中，通入的混合原料氣為乙苯蒸汽與惰性氣體混合氣；催化反應條件為：空速1000-50000?mL·g^-1·h^-1，原料氣中乙苯體積濃度為0.5-20?%，其中惰性氣體為氮氣、氦氣或氬氣中的一種或兩種以上。