一种氟化催化剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种氟化催化剂的制备方法，包括：先通过微波反应法制备纳米氧化铬，然后再将纳米氧化铬、铝盐和其他金属盐进行共沉淀制备氟化催化剂。利用本发明专利技术的方法制备得到的氟化催化剂具有比表面积高、稳定性强、活性组分不易流失、寿命长等优点，适合用于氟氯取代气相氟化反应，尤其适合用于催化R125和R134a产品的制备。

【技术实现步骤摘要】
一种氟化催化剂的制备方法
本专利技术涉及一种氟化催化剂的制备方法和应用，具体涉及一种用于卤代烃与氟化氢的气相氟化反应的催化剂的制备方法，尤其是用于催化制备R125和R134a的催化剂的制备方法。
技术介绍
在氟化工领域，由于氢氟代烃(HFCs)的臭氧消耗潜能值(ODP)为0，全球变暖潜能值(GWP)较小，制冷性能与氟氯烃(CFCs)相似，是CFCs的理想替代物，被广泛应用于大型商业制冷剂、发泡剂、灭火剂等，如制冷剂R125和R134a。气相氟氯交换反应是选择性的合成含氟化合物的关键反应，由于其简便易行、经济实用，具有污染少易操作等优点，己经广泛应用于氢氟烃的工业生产过程中。其中，气相氟化催化剂是生产氟代烃((HFCs)的工艺路线中的核心，高效的氟化催化剂能很好解决目标产物选择性低的问题，从而在很大程度上提高目标产物的收率。现有的氟化催化剂制备方法主要包括浸渍法、共混法、沉淀法和热分解法。通过上述方法首先得到形态为氧化物的前驱体，所述前驱体再通过氟化氢进行活化，得到铬基催化剂。催化剂的比表面积对催化活性具有重大影响，比表面积越大，相应的氟化活性位点也越多，也更有利于氟化反应过程的进行。但是，所述前驱体在活化放热过程中，会使得催化剂的孔结构、晶相发生巨大变化，导致催化剂的比表面积大幅度减小；另外在实际催化过程中，由于反应是在高温下进行，反应物会发生结碳现象，堵塞孔道，覆盖在催化剂表面，也会导致催化剂的活性表面积下降，从而导致催化剂失活和使用寿命缩短，最终使得产物的收率下降。因此，制备一种具有高比表面积的催化剂是解决催化剂活性低、使用寿命短的关键。中国专利CN101417816A公开了一种高比表面积的铬系氟化催化剂前驱体氧化铬的制备方法，该方法通过将有机添加物溶解在可溶性铬盐溶液中，再用沉淀剂沉淀制得氟化催化剂Cr2O3·nH2O(0<n<3)，虽然该方法有效提高了Cr2O3·nH2O(0<n<3)的比表面积，且制备过程简单易操作，实验重现性好，但合成的铬系催化剂的比表面积仍然较低，且该专利中没有公开该催化剂孔结构的相关参数，也没有公开该催化剂在催化制备氢氟烃方面的催化性能参数。中国专利CN103143344B公开了一种高比表铬基氟化催化剂及其制备方法，该专利通过在制备过程中向含有第一活性成分的铬基和第二活性成分的其它金属离子的溶液中加入聚乙二醇与离子液体复配形成的有机复合剂来制备铬基氟化催化剂。虽然该催化剂比表面积明显增大，但该专利没有公开催化剂孔结构的相关参数，也未提及该催化剂孔结构对氟化催化反应的影响。因此，目前仍需开发一种能够得到高比表面积、高催化活性、长使用寿命的氟化催化剂的制备方法。
技术实现思路
针对现有技术中氟化催化剂的比表面较小、活性较低、使用寿命较短等问题，本专利技术提供一种制备氟化催化剂的新方法，先通过微波反应法制备出具有高比表面积的纳米氧化铬活性组分，然后经沉淀、活化之后得到氟化催化剂。所述氟化催化剂具有比表面积高、稳定性强、活性组分不易流失、寿命长等优点，适合应用于氟氯取代气相氟化反应，尤其适合催化R125和R134a产品的制备。为达上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一方面，本专利技术提供一种氟化催化剂的制备方法，包括以下步骤：1)纳米氧化铬的制备将Cr源和还原剂在水中溶解，调节pH值后置于微波反应器中反应，得到纳米氧化铬；2)氟化催化剂前躯体的制备将纳米氧化铬于水中分散，加入铝盐和其他金属盐，搅拌溶解得到混合液，加入沉淀剂沉淀，然后过滤、洗涤、干燥，经高温焙烧后，压片得到氟化催化剂前躯体；3)氟化将上述氟化催化剂前躯体氟化得到氟化催化剂。进一步的，步骤1)中所述的Cr源为K2CrO4。进一步的，步骤1)中所述的还原剂为葡萄糖。进一步的，步骤1)中所述的调节pH值用调节剂为硝酸或者盐酸。进一步的，步骤1)中所述的调节pH值的大小为3-5。进一步的，步骤1)中所述在微波反应器中反应的时间为50-100min。更优选的，步骤1)中所述在微波反应器中反应的时间为60-80min，例如：60min、65min、70min、75min或60min，等等。进一步的，步骤1)中所述在微波反应器中反应时的功率为400-700W，例如：400W、450W、500W、550W、600W、650W或700W，等等。进一步的，步骤2)中所述Al盐选自硝酸铝、氯化铝或硫酸铝。进一步的，步骤2)中所述的其他金属盐可以根据催化剂配方需要进行选择，所有能增强催化剂活性的碱金属或碱土金属盐都可以作为选择对象。为方便解释本专利技术的技术方案，在此给出一些举例，但是不限于此。在一些实施方式中，步骤2)中所述的其他金属盐选自In盐、Ga盐、Zn盐、Mg盐、Co盐、Cu盐、Fe盐、La盐中的一种或至少两种的组合。所述其他金属盐的类型最好是其他金属的硝酸盐、氯化盐或硫酸盐。在一些实施方式中，步骤2)中所述的其他金属盐选自In盐、Ga盐、Zn盐、Mg盐、Co盐中的一种。进一步的，步骤2)中所述的沉淀剂为氨水，但不限于此，其他本领域常用的沉淀剂也可以用于本专利技术。进一步的，步骤2)中所述加入沉淀剂沉淀时的pH值为9～12，例如：9、10、11或12，等等。进一步的，步骤2)中所述干燥的温度为80～150℃，干燥的时间为5～12h。更优选的，步骤2)中所述干燥的温度为100～130℃，例如：100℃、110℃、120℃或130℃，等等。更优选的，步骤2)中所述干燥的时间为6～10h，例如：6h、7h、8h、9h或10h，等等。进一步的，步骤2)中所述的焙烧是在惰性气体中进行的。进一步的，步骤2)中所述焙烧的温度为300～400℃，例如：300℃、320℃、350℃、380℃或400℃，等等。进一步的，步骤2)中所述焙烧的时间为2～8h，更优选的为4～8h，例如：4h、5h、6h、7h或8h，等等。进一步的，步骤2)中所述压片时粉末中也可以添加石墨助剂。添加石墨时，石墨的质量为总质量的1％～5％。进一步的，步骤3)中所述的氟化是在惰性气体与HF的混合气体下进行的，氟化温度为300～400℃，例如：300℃、320℃、350℃、380℃或400℃等等。另一方面，本专利技术提供通过上述方法制备得到的氟化催化剂，所述氟化催化剂中金属Cr、Al、其他金属的质量比为30～60:10～30:0～30，其中，其他金属的含量不为0。优选的，所述氟化催化剂中金属Cr、Al、其他金属的质量比为40～50:20～30:10～25，更优选的为45～50:25～30:15～20。所述氟化催化剂前躯体的比表面积为350～390m2/g，例如：350m2/g、355m2/g、340m2/g、345m2/g、350m2/g、355m2/g、360m2/g、365m2/g、370m2/g、375m2/g、380m2/g、385m2/g或390m2/g，等等。所述氟化催化剂前躯体的平均孔径为5～7nm，例如：5nm、5.5nm、6nm、6.5nm或7nm，等等。由本专利技术提供的方法制备的氟化催化剂适合用于氟氯取代气相氟化反应，尤其适合用于R125和R134a的制备。术语定义本专利技术所述的“室温”是指25±5℃的温度。本专利技术的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氟化催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)纳米氧化铬的制备将Cr源和还原剂在水中溶解，调节pH值后置于微波反应器中反应，得到纳米氧化铬；2)氟化催化剂前躯体的制备将纳米氧化铬于水中分散，加入铝盐和其他金属盐，搅拌溶解得到混合液，加入沉淀剂沉淀，然后过滤、洗涤、干燥，经高温焙烧后，压片得到氟化催化剂前躯体；3)氟化将上述氟化催化剂前躯体氟化得到氟化催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种氟化催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)纳米氧化铬的制备将Cr源和还原剂在水中溶解，调节pH值后置于微波反应器中反应，得到纳米氧化铬；2)氟化催化剂前躯体的制备将纳米氧化铬于水中分散，加入铝盐和其他金属盐，搅拌溶解得到混合液，加入沉淀剂沉淀，然后过滤、洗涤、干燥，经高温焙烧后，压片得到氟化催化剂前躯体；3)氟化将上述氟化催化剂前躯体氟化得到氟化催化剂。2.根据权利要求1所述的氟化催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述的Cr源为K2CrO4。3.根据权利要求1所述的氟化催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述的还原剂为葡萄糖。4.根据权利要求1所述的氟化催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述的调节pH值用调节剂为硝酸或者盐酸。5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李义涛，胡聿明，唐火强，张宏清，黄永锋，
申请(专利权)人：乳源东阳光氟有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44