铁酸锌催化剂的制备方法技术

本公开涉及一种铁酸锌催化剂的制备方法。更具体地，本发明专利技术涉及一种铁酸锌催化剂的制备方法，包括：a)将锌前体和铁(III)前体溶解在水中以制备金属前体水溶液的步骤；b)在蒸发所述金属前体水溶液中的水的同时析出固体催化剂前体的步骤；以及c)对析出的固体催化剂前体进行烧制以制备铁酸锌催化剂的步骤。根据本公开，所述铁酸锌催化剂的制备方法可以在没有pH调节步骤的情况下简单地进行，并且可以确保可重复性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铁酸锌催化剂的制备方法
[相关申请的交叉引用]本申请要求于2016年03月28日提交到韩国知识产权局的韩国专利申请No.10-2016-0037007的优先权权益，该申请的公开内容通过引用并入本申请中。本公开涉及一种铁酸锌(zincferrite)催化剂的制备方法。更特别地，本专利技术涉及一种铁酸锌催化剂的制备方法，该制备方法由于省略pH调节步骤而能够提供简化的制备过程，在不改变铁的氧化态的情况下提供稳定的合成，并且提供优异的可重复性。
技术介绍
1,3-丁二烯在石油化学产品制备中用作中间体，并且在世界范围内对其需求和其价值正在逐渐增加。这种1,3-丁二烯通过石脑油裂解、丁烯的直接脱氢、丁烯的氧化脱氢等来制备。然而，由于较高的反应温度，石脑油裂解方法具有高能量消耗，并且由于该方法对1,3-丁二烯的选择性不高，因此具有过剩地生产除了1,3-丁二烯以外的其它基础油的问题。此外，正丁烯的直接脱氢不仅在热力学上不利，而且由于是吸热反应，因此，为了以高产率生产1,3-丁二烯，需要高温和低压条件。因此，正丁烯的直接脱氢不适合于1,3-丁二烯的工业生产。同时，丁烯的氧化脱氢是在金属氧化物催化剂的存在下，丁烯与氧相互反应以生成1,3-丁二烯和水的反应。由于通过该反应生成稳定的水，因此，该反应在热力学上有利。此外，与丁烯的直接脱氢不同，丁烯的氧化脱氢是放热的，因此与直接脱氢相比，即使在低反应温度下也可以以高产率得到1,3-丁二烯。此外，由于丁烯的氧化脱氢不需要额外的热供应，因此，它可以成为满足1,3-丁二烯的要求的有效的独立生产工艺。金属氧化物催化剂通常通过沉淀法合成，在沉淀法中，金属氧化物前体水溶液、碱性水溶液和共沉淀溶液等的pH是重要的合成变量。因此，沉淀法具有诸如制备过程复杂和可重复性差的问题。因此，需要一种能够确保可重复性的简单的催化剂制备方法。[现有技术文献](专利文献1)韩国专利No.10-0961394B1
技术实现思路
技术问题因此，鉴于上述问题而做出本专利技术，本专利技术的一个目的是提供一种铁酸锌催化剂的制备方法，该制备方法由于省略pH调节步骤而能够提供简化的制备过程，在不改变铁的氧化态的情况下提供稳定的合成，并且充分确保可重复性。上述目的和其它目的可以通过下面描述的本公开实现。技术方案根据本专利技术的一个方面，提供一种铁酸锌催化剂的制备方法，该制备方法包括：a)将锌前体和铁(III)前体溶解在水中以制备金属前体水溶液的步骤；b)在蒸发所述金属前体水溶液中的水的同时析出固体催化剂前体的步骤；以及c)对析出的固体催化剂前体进行烧制以制备铁酸锌催化剂的步骤。有益效果从上面的描述显而易见的是，本公开提供一种铁酸锌催化剂的制备方法，该制备方法能够在不改变铁的氧化态的情况下提供稳定的合成，由于省略pH调节而提供简化的制备过程，并且充分确保可重复性。附图说明图1示出了在根据本专利技术的实施例1至11中制备的催化剂的堆叠X射线衍射(XRD)数据结果；图2示出了在根据本专利技术的实施例12至22以及比较例2和3中制备的催化剂的堆叠XRD数据结果；图3示出了在未根据本专利技术的比较例1中制备的催化剂的XRD数据。具体实施方式下文中，详细描述本专利技术。本公开的铁酸锌催化剂的制备方法包括：a)将锌前体和铁(III)前体溶解在水中以制备金属前体水溶液的步骤；b)在蒸发所述金属前体水溶液中的水的同时析出固体催化剂前体的步骤；以及c)对析出的固体催化剂前体进行烧制以制备铁酸锌催化剂的步骤。在这种情况下，可以在没有pH调节步骤的情况下制备铁酸锌催化剂，由此，其制备过程简单并且确保可重复性。锌前体与铁(III)前体的摩尔比可以为，例如，5:1至1:1、2:1至1:1或1:1至1:5。在所述范围内，主要形成铁酸锌(ZnFe2O4)相，由此，根据氧化脱氢的选择性和产率优异。金属前体水溶液可以包含，例如，0.1重量％至30重量％或0.1重量％至10重量％的金属前体。在所述范围内，金属前体完全溶解在溶剂中。锌前体可以是，例如，草酸锌。在这种情况下，优异地形成铁酸锌催化剂。铁(III)前体可以是，例如，草酸铁(III)。在这种情况下，优异地形成铁酸锌催化剂。可以进行所述蒸发，例如，直至基于添加的水的总重量，80重量％至99重量％或90重量％至99重量％的水被除去。在所述范围内，可以在蒸发水的同时析出固体铁酸锌催化剂，而不进行额外的过滤步骤和干燥步骤。所述蒸发可以，例如，利用蒸发器在60℃至80℃或65℃至75℃下进行2小时至4小时或2.5小时至3.5小时。在所述范围内，有效地析出固体铁酸锌催化剂。所述烧制可以，例如，在500℃至1200℃、600℃至1100℃或700℃至1000℃下进行。在所述范围内，主要形成铁酸锌(ZnFe2O4)相，因此，根据氧化脱氢的选择性和产率优异。所述烧制可以，例如，进行1小时至12小时、2小时至8小时或2小时至5小时。在所述范围内，主要形成铁酸锌(ZnFe2O4)相，因此，根据氧化脱氢的选择性和产率优异。所述铁酸锌可以是，例如，单相ZnFe2O4。在这种情况下，根据氧化脱氢的选择性和产率优异。对于步骤b)，例如，通过将草酸锌与草酸铁(III)以1:1的摩尔比混合来制备金属前体水溶液并且在蒸发水的同时析出固体草酸锌/铁的过程由下面的式1表示：[式1]Fe2(C2O4)3+ZnC2O4→Fe2Zn(C2O4)5*5H2O对于步骤c)，例如，在1000℃下对析出的固体草酸锌/铁烧制3小时来形成铁酸锌的过程由下面的式2表示。在烧制过程中，CO和CO2被除去。[式2]Fe2Zn(C2O4)4→ZnFe2O4+4CO+4CO2现在，将参照下面的优选实施例更详细地描述本专利技术。然而，提供这些实施例仅用于说明的目的。本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本专利技术的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。因此，显而易见的是，这些修改、添加和替换在本专利技术的范围之内。[实施例]实施例1至11将3.2g的草酸锌和8.2g的草酸铁(III)(摩尔比为1:1)溶解在800ml的蒸馏水中，从而制备810g的金属前体水溶液。利用蒸发器，在70℃下经3小时从金属前体水溶液中蒸发水的同时析出催化剂前体，直至所添加的水的总量的99重量％被除去。在空气气氛中分别在500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃、900℃、950℃和1000℃下对析出的催化剂前体烧制3小时，从而制备铁酸锌催化剂。对各个制备的铁酸锌催化剂进行XRD测量。结果，主要形成ZnFe2O4相。特别地，在700℃、750℃、800℃、850℃、900℃、950℃和1000℃的烧制温度下形成单相ZnFe2O4。因此，可以证实，可重复地合成铁酸锌催化剂。将各个烧制温度的XRD数据堆叠。结果示于图1中。实施例12至22将2.4g的草酸锌和9.4g的草酸铁(III)(摩尔比为1:1.5)溶解在800ml的蒸馏水中，从而制备810g的金属前体水溶液。利用蒸发器，在70℃下经3小时从金属前体水溶液中蒸发水的同时析出催化剂前体，直至所添加的水的总量的99重量％被除去。在空气气氛中分别在500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃、900℃、950℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁酸锌催化剂的制备方法，该制备方法包括：a)将锌前体和铁(III)前体溶解在水中以制备金属前体水溶液的步骤；b)在蒸发所述金属前体水溶液中的水的同时析出固体催化剂前体的步骤；以及c)对析出的固体催化剂前体进行烧制以制备铁酸锌催化剂的步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.28 KR 10-2016-00370071.一种铁酸锌催化剂的制备方法，该制备方法包括：a)将锌前体和铁(III)前体溶解在水中以制备金属前体水溶液的步骤；b)在蒸发所述金属前体水溶液中的水的同时析出固体催化剂前体的步骤；以及c)对析出的固体催化剂前体进行烧制以制备铁酸锌催化剂的步骤。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述锌前体与所述铁(III)前体的摩尔比为5:1至1:1。3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述金属前体水溶液包含...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄叡瑟，高东铉，车京龙，崔大兴，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR