[發明專利]封裝Cu和Fe氧化物的聚合微晶催化劑及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202011185298.X
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112547134B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 李雪輝;李立霞;龍金星;張慧敏
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01J35/10
• 分類號: B01J35/10;B01J35/08;B01J29/035;B01J29/03;B01J35/02;C07C37/00;C07C51/21;C07C67/08;C07C39/08;C07C65/03;C07C69/60
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李本祥

1.一種封裝Cu和Fe氧化物的聚合微晶催化劑，其特征在于，所述的聚合微晶催化劑的化學式為Cu_x-Fe_y@hier-S-1，其中hier表示多級孔，S-1表示MFI型二氧化硅；x和y分別代表催化劑中Si/Cu和Si/Fe的摩爾比，x和y都為25~100；聚合微晶催化劑由多個二氧化硅納米微球團聚形成的球體，每個二氧化硅納米微球為空心的結構，其粒徑為45~75nm，形成的球體的粒徑為150~180nm；活性組分Cu和Fe氧化物封裝于空心的二氧化硅納米微球中，以催化劑總質量計，催化劑中金屬元素Cu和Fe相對于球體的含量分別為2~5 wt%，Cu和Fe的摩爾比為0.5~2:1，且Cu和Fe活性組分分別以CuO_x和FeO_y氧化物的形式存在，金屬氧化物的粒徑范圍為3.2~7.6 nm；

所述的聚合微晶催化劑表現出多級孔道結構和孔徑分布，包括微孔、介孔和大孔；其中，微孔主要分布在空心納米微球的球壁上，孔徑為0.6~0.8 nm；介孔和大孔主要分布在空心納米微球之間或微球內，孔徑為2.5~250 nm。

2.根據權利要求1所述的封裝Cu和Fe氧化物的聚合微晶催化劑，其特征在于，所述的聚合微晶催化劑總比表面積范圍為347~423 m²/g，其中，微孔比表面積為147~220 m²/g和外比表面積范圍為158~224 m²/g；總孔容范圍為0.31~0.58 cm³/g，微孔孔容為0.08~0.11 cm³/g，介孔和大孔孔容為0.20~0.49cm³/g。

3.權利要求1或2所述的封裝Cu和Fe氧化物的聚合微晶催化劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟：

1）將正硅酸乙酯和堿液在室溫下混合攪拌水解，然后加入去離子水、銅鹽和鐵鹽攪拌過夜，形成凝膠；將凝膠除去水解生成的乙醇；將所得混合物轉移至水熱釜中，在150-170℃溫度下熱處理48~72 h，冷卻至室溫后，離心，固體部分干燥，500~550℃高溫焙燒，得到hier-Cu_x-Fe_y-S-1；

2）向得到的hier-Cu_x-Fe_y-S-1中加入堿液，所得混合物轉移至反應釜中，150-170℃溫度下熱處理48~72 h；離心分離得到的固體，用去離子水洗滌，干燥過夜，500~550℃高溫焙燒，得到封裝Cu和Fe氧化物的聚合微晶催化劑。

4.根據權利要求3所述的封裝Cu和Fe氧化物的聚合微晶催化劑的制備方法，其特征在于：所述的堿液為四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨和四丙基氫氧化銨中的任意一種。

5.根據權利要求3所述的封裝Cu和Fe氧化物的聚合微晶催化劑的制備方法，其特征在于：步驟1）中，所述的銅鹽為檸檬酸銅；所述的鐵鹽為有機金屬鐵鹽。

6.根據權利要求5所述的封裝Cu和Fe氧化物的聚合微晶催化劑的制備方法，其特征在于：步驟1）中，所述的有機金屬鐵鹽為檸檬酸鐵和乙酰丙酮鐵中的任意一種。

7.根據權利要求3所述的封裝Cu和Fe氧化物的聚合微晶催化劑的制備方法，其特征在于：步驟1）中，所述的正硅酸乙酯與堿液的摩爾比為1：0.27~0.81；正硅酸乙酯與去離子水的摩爾比為1：37~40；正硅酸乙酯與銅鹽的摩爾比為1: 0.01~0.04；所述的正硅酸乙酯與鐵鹽的摩爾比為1: 0.005~0.02。