一种表面处理的铝合金催化剂的制备及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种表面处理的铝合金催化剂的制备及其应用。表面处理分为表面碱处理和表面酸处理，表面碱处理的铝合金催化剂的成分为铝、铜、钴，其摩尔配比为：AlxCuyCo100‑x‑y，x值为50～70，y值为10～(90‑x)，所用NaOH溶液的质量分数为0.1％～20％；表面酸处理的铝合金催化剂的成分为铝、铜、铬，其摩尔配比为：AlxCuyCr100‑x‑y，x值为30～70，y值为10～(90‑x)，所用HNO3溶液的质量分数为1％～5％。表面处理的铝合金催化剂的原料廉价易得，整体制备工艺简单，用于催化环己烯氧化反应中，其反应条件温和，对环境友好，并且通过调节铝合金中的组分、配比以及表面处理溶液的浓度，能够有效地提高环己烯的转化率或者产物2‑环己烯‑1‑酮的选择性。

Preparation and Application of a Surface-treated Aluminum Alloy Catalyst

【技术实现步骤摘要】
一种表面处理的铝合金催化剂的制备及其应用
本专利技术涉及一种表面处理的铝合金催化剂的制备及其应用。
技术介绍
环己烯氧化是使烯烃碳氢化合物转化为环氧化合物、醇、酮、羧酸、醛等含氧衍生物的重要反应，得到的含氧衍生物作为有机化工中间体，可以应用于农药、医药、香料、表面活性剂和高分子材料等精细化工领域，例如2-环己烯-1-酮、2-环己烯-1-醇、环氧环己烷、己二酸等产物可用于生产香水、尼龙-66和医药等。目前环己烯氧化的氧化剂主要是氧气、过氧化氢和叔丁基过氧化氢，其中由于氧气廉价易得被广泛使用。在2017年公开的中国专利CN107051562A和CN104226313B中，分别制备了石墨烯基碳酸钴催化剂和化学镀铜催化剂用于催化环己烯氧化，但是整体的制备方法复杂，成本较高，因此在开发新型催化剂时，应该首先考虑成本低廉的合成原料以及简单易行的制备方法。金属铝合金由于密度小、抗腐蚀、导电导热性好，主要作为金属结构材料用于航空、航天、汽车、机械等领域。然而在一些特殊组成和配比的铝合金中，能够形成金属间化合物，由于其特殊的电子结构和价键组成，金属间化合物具有明显的室温脆性，这时铝合金可以轻易粉碎为颗粒，通过表面处理，暴露出大量的活性位点，可以作为催化功能材料使用。迄今为止，国内外并没有表面处理后的金属铝合金作为催化材料用于催化环己烯氧化的报道。本专利技术通过对部分铝合金表面进行简单的酸碱处理，使其具有良好的催化环己烯氧化的活性，扩宽了部分铝合金的应用领域，实现了部分铝合金催化功能化利用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种表面处理的铝合金催化剂的制备方法及其在催化环己烯氧化中的应用。本专利技术提供一种表面处理的铝合金催化剂的制备方法，条件和步骤如下：1，表面碱处理的铝合金催化剂的制备。(1)将铝、铜、钴金属原料按照一定的摩尔配比称量得到10g的混合物，放置于真空电弧炉的铜床上，对电弧炉的腔体抽真空，再通入氩气，反复抽真空和通氩气3次，最后维持腔体内氩气的压力为0.01～0.04MPa。采用高温氩弧加热熔化铜床上的金属原料混合物，电流为50～200A，熔炼2分钟后切断电流，在循环水冷却作用下形成铝合金铸块，翻转铝合金铸块，再次重复上述过程进行熔炼冷却。取出铝合金铸块，打磨表面，粉碎，筛分得到500目以上的铝合金颗粒。铝、铜、钴合金的摩尔配比为：AlxCuyCo100-x-y，x值为50～70，y值为10～(90-x)。(2)将上述制备好的质量为100～200mg的AlxCuyCo100-x-y合金颗粒放入到200ml的圆底烧瓶中，加入50g质量分数为0.1％～20％的NaOH溶液，把圆底烧瓶放入35℃的恒温水浴中，温度稳定后搅拌1～3小时。随后进行离心分离，对固体颗粒用无水乙醇反复洗涤离心3次，然后在室温下自然晾干8小时，得到表面碱处理的AlxCuyCo100-x-y合金催化剂。2，表面酸处理的铝合金催化剂的制备。(1)将铝、铜、铬金属原料按照一定的摩尔配比称量得到10g的混合物，放置于真空电弧炉的铜床上，对电弧炉的腔体抽真空，再通入氩气，反复抽真空和通氩气3次，最后维持腔体内氩气的压力为0.01～0.04MPa。采用高温氩弧加热熔化铜床上的金属原料混合物，电流为50～200A，熔炼2分钟后切断电流，在循环水冷却作用下形成铝合金铸块，翻转铝合金铸块，再次重复上述过程进行熔炼冷却。取出铝合金铸块，打磨表面，粉碎，筛分得到500目以上的铝合金颗粒。铝、铜、铬合金的摩尔配比为：AlxCuyCr100-x-y，x值为30～70，y值为10～(90-x)。(2)将上述制备好的质量为100～200mg的AlxCuyCr100-x-y合金颗粒放入到200ml的圆底烧瓶中，加入50g质量分数为1％～5％的HNO3溶液，把圆底烧瓶放入30℃的恒温水浴中，温度稳定后搅拌1～3小时。随后进行离心分离，对固体颗粒用无水乙醇反复洗涤离心3次，然后在室温下自然晾干24小时，得到表面酸处理的AlxCuyCr100-x-y合金催化剂。本专利技术提供一种表面处理的铝合金催化剂的应用，应用于催化环己烯氧化，条件和步骤如下：量取5ml环己烯和一定质量的催化剂放入聚四氟乙烯内衬中，环己烯与催化剂的质量比为(100∶1)～(400∶1)，将内衬密封在高压反应釜中，加热反应釜并稳定在70～80℃，充入压力为1～2MPa的氧气，开启搅拌并且反应4～6h。反应结束后，冷却反应釜到室温，缓慢泄压，打开反应釜，过滤分离催化剂固体和液体，对滤液进行气相色谱分析，计算环己烯的转化率和产物的选择性。本专利技术的有益效果：通过表面处理得到的铝合金催化剂，其原料廉价易得，整体制备工艺简单，利用效率较高。表面处理的铝合金催化剂用于催化环己烯氧化反应中，其反应条件温和，对环境友好，并且通过调节铝合金中的组分、配比以及表面处理溶液的浓度，能够有效地提高环己烯的转化率或者产物2-环己烯-1-酮的选择性。具体实施方式实施例1表面碱处理的铝合金催化剂的制备。(1)将铝、铜、钴金属原料按照Al50Cu40Co10的摩尔配比称量得到10g的混合物，放置于真空电弧炉的铜床上，对电弧炉的腔体抽真空，再通入氩气，反复抽真空和通氩气3次，最后维持腔体内氩气的压力为0.02MPa。采用高温氩弧加热熔化铜床上的金属原料混合物，电流为80A，熔炼2分钟后切断电流，在循环水冷却作用下形成铝合金铸块，翻转铝合金铸块，再次重复上述过程进行熔炼冷却。取出铝合金铸块，打磨表面，粉碎，筛分得到500目以上的铝合金颗粒A。(2)将上述制备好的质量为120mg的Al50Cu40Co10合金颗粒A放入到200ml的圆底烧瓶中，加入50g质量分数为0.1％的NaOH溶液，把圆底烧瓶放入35℃的恒温水浴中，温度稳定后搅拌2小时。随后进行离心分离，对固体颗粒用无水乙醇反复洗涤离心3次，然后在室温下自然晾干8小时，得到表面碱处理的Al50Cu40Co10合金催化剂A-SHST-0.1％。实施例2表面碱处理的铝合金催化剂的制备。(1)将铝、铜、钴金属原料按照Al50Cu40Co10的摩尔配比称量得到10g的混合物，放置于真空电弧炉的铜床上，对电弧炉的腔体抽真空，再通入氩气，反复抽真空和通氩气3次，最后维持腔体内氩气的压力为0.02MPa。采用高温氩弧加热熔化铜床上的金属原料混合物，电流为80A，熔炼2分钟后切断电流，在循环水冷却作用下形成铝合金铸块，翻转铝合金铸块，再次重复上述过程进行熔炼冷却。取出铝合金铸块，打磨表面，粉碎，筛分得到500目以上的铝合金颗粒A。(2)将上述制备好的质量为120mg的Al50Cu40Co10合金颗粒A放入到200ml的圆底烧瓶中，加入50g质量分数为1％的NaOH溶液，把圆底烧瓶放入35℃的恒温水浴中，温度稳定后搅拌2小时。随后进行离心分离，对固体颗粒用无水乙醇反复洗涤离心3次，然后在室温下自然晾干8小时，得到表面碱处理的Al50Cu40Co10合金催化剂A-SHST-1％。实施例3表面碱处理的铝合金催化剂的制备。(1)将铝、铜、钴金属原料按照Al50Cu40Co10的摩尔配比称量得到10g的混合物，放置于真空电弧炉的铜床上，对电弧炉的腔体抽真空，再通入氩气，反复抽真空和通氩气3次，最后维持腔体内氩气的压力为0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面处理的铝合金催化剂，其特征在于：表面处理的铝合金催化剂的成分为铝、铜、钴或铬，表面处理为表面碱处理或表面酸处理，其中表面碱处理的铝合金催化剂的摩尔配比为：AlxCuyCo100‑x‑y，x值为50～70，y值为10～(90‑x)；表面酸处理的铝合金催化剂的摩尔配比为：AlxCuyCr100‑x‑y，x值为30～70，y值为10～(90‑x)。

【技术特征摘要】
1.一种表面处理的铝合金催化剂，其特征在于：表面处理的铝合金催化剂的成分为铝、铜、钴或铬，表面处理为表面碱处理或表面酸处理，其中表面碱处理的铝合金催化剂的摩尔配比为：AlxCuyCo100-x-y，x值为50～70，y值为10～(90-x)；表面酸处理的铝合金催化剂的摩尔配比为：AlxCuyCr100-x-y，x值为30～70，y值为10～(90-x)。2.如权利要求1所述的表面处理的铝合金催化剂的制备方法，其特征在于制备的条件和步骤如下：将质量为100～200mg的AlxCuyCo100-x-y合金颗粒放入到200ml的圆底烧瓶中，加入50g质量分数为0.1％～20％的NaOH溶液，把圆底烧瓶放入35℃的恒温水浴中，温度稳定后搅拌1～3小时，随后进行离心分离，对固体颗粒用无水乙醇反复洗涤离心3次，然后在室温下自然晾干8小时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝剑敏，张琳林，连旭，韩利民，魏晓贺，魏志强，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15