一种汽油催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提出了一种汽油催化剂，催化剂载体为ZSM‑5分子筛，以S2O8

【技术实现步骤摘要】
一种汽油催化剂及其制备方法和应用
本专利技术属于化工
，具体涉及一种汽油催化剂。
技术介绍
随着汽车工业的高速发展和汽车尾气排放标准的日益严格，世界各国对清洁汽油生产的需求量不断增加。由异丁烷和C4烯烃烷基化生产的烷基化汽油具有辛烷值高、低敏感性、抗爆性好、不含烯烃和芳烃、硫含量低、蒸汽压低、较高的燃烧热值、燃烧完全、清洁、不污染环境等突出的优点。目前工业上生产烷基化汽油的工艺中都是以浓硫酸或氢氟酸为催化剂，虽然这些催化剂的活性高、选择性好、活性稳定，但其存在制造成本高、耗酸量大、设备腐蚀严重、油品和催化剂分离困难、废酸难处理等一系列难题，从而增高了烷基化工艺的操作成本，特别是氢氟酸还是易挥发的剧毒化学品，对环境和人身安全存在较大的危害。近年来，人们发现固体超强酸具有不腐蚀反应装置、环境友好、可在高温条件下重复利用等优点，满足了强酸催化反应的需要，而且容易使底物中的C-H和C-C键活化，形成碳正离子，促使异丁烷与丁烯反应在相对较低的温度下进行，从而节省能耗，减少副反应，是一类很有应用潜力的绿色催化材料。授权公告号为1142017的中国专利技术专利《一种固体超强酸的制备方法》(申请号CN01140180.X)公开了利用溶胶凝胶-浸渍合法制备固体超强酸的方法，该方法先采用溶胶凝胶法制备固体氧化物，再采用浸渍法将Zr(SO4)2负载到载体上，最终得到SO42-/ZrO2-MOx固体超强酸，其中SO42-的含量为3wt％～30wt％。该固体超强酸虽然具备了一定的酸强度和催化选择性及活性，但是其产物中TMP的收率只有30wt％～45wt％，需要进一步的改进。授权公告号为CN101717321B的中国专利技术专利《一种固体酸催化异丁烷/正丁烯烷基化的方法》(申请号：200910200242.4)公开了一种采用Nafion功能化的疏水型SBA-15为催化剂，在30～110℃催化异丁烷和正丁烯烷基化的方法。该催化剂具有较高的丁烯转化率和三甲基戊烷的选择性，但是其反应稳定性没有公开，同时其烯烃转化率和TMP的收率有待进一步的提高才能满足实际工业化的需求。另外，现有技术中的固体酸催化剂还多存在催化活性低、反应稳定性差、活性组分容易流失等问题，有待于改进。
技术实现思路
为了解决上述的技术问题，本专利技术提供一种汽油催化剂及其制备方法和应用，其目的在于，提供一种汽油催化剂，通过采用液相沉积法制备了混合固体超强酸S2O82-/Au-氧化石墨烯催化剂，该催化剂具有很强的催化活性，选择性好、活性稳定，而且不会腐蚀金属，能够提高烯烃转化率和TMP的收率。本专利技术提供一种汽油催化剂，催化剂载体为ZSM-5分子筛，以S2O82-为主活性组分，以Au和氧化石墨烯纳米复合物为助活性成分。本专利技术进一步保护上述一种一种汽油催化剂的制备方法，由以下方法制备得到：S1.ZSM-5分子筛的活化：将ZSM-5分子筛经2-4mol/L的酸溶液在70-100℃下处理浸泡2-3h，取出洗干净后，将分子筛置于马弗炉中干燥老化处理后降温至200℃，置于干燥箱中保存；S2.采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯；S3.汽油催化剂的制备：将氧化石墨烯溶于乙醇溶液中，超声分散均匀，加入四氯化金酸，搅拌均匀，加热至50-70℃，将活化后的ZSM-5分子筛加入体系，用氨水调节pH至9-10，室温下搅拌陈化10h，去离子水多次洗涤至溶液中不含有Cl-，过滤，烘干，研磨，最后用Na2S2O8溶液浸泡10h，过滤，烘干，高温焙烧4-7h，即得。作为本专利技术进一步的改进，步骤S1中的酸溶液为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、醋酸、草酸、酒石酸或苹果酸中的一种或几种。作为本专利技术进一步的改进，步骤S1中干燥老化温度为500-700℃，时间为7-9h。作为本专利技术进一步的改进，步骤S3中乙醇溶液为75％的乙醇水溶液。作为本专利技术进一步的改进，步骤S3中溶液中不含Cl-的检测方法为用1mol/L的AgNO3溶液检测直至不产生白色浑浊。作为本专利技术进一步的改进，步骤S3中氧化石墨烯与四氯化金酸的物质的量之比为(2-5)：1。作为本专利技术进一步的改进，步骤S3中氧化石墨烯与ZSM-5分子筛的质量比为(2-5)：10。作为本专利技术进一步的改进，步骤S3中Na2S2O8溶液的物质的量的浓度为0.5-1mol/L。本专利技术进一步保护上述一种汽油催化剂的应用。本专利技术具有如下有益效果：1.本专利技术采用液相沉积法制备了混合固体超强酸S2O82-/Au-氧化石墨烯催化剂，以具有较好介孔结构的分子筛ZSM-5为载体，具有很强的催化活性，选择性好、活性稳定，而且不会腐蚀金属，能够提高烯烃转化率和TMP的收率；2.本专利技术的原料来源广，制备方法简单，制备的催化剂效率高，稳定性好，具有广阔的应用前景。附图说明图1为汽油催化剂的制备工艺图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例只是本专利技术的部分具有代表性的实施例，而不是全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施例都属于本专利技术的保护范围。实施例1汽油催化剂的制备S1.ZSM-5分子筛的活化：将ZSM-5分子筛经2mol/L的盐酸溶液在70℃下处理浸泡2h，取出洗干净后，将分子筛置于马弗炉中干燥老化处理(温度为500℃，时间为7h)后降温至200℃，置于干燥箱中保存；S2.采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯；S3.汽油催化剂的制备：将2mol氧化石墨烯溶于75％的乙醇溶液中，超声分散均匀，加入1mol四氯化金酸，搅拌均匀，加热至50℃，将10mol活化后的ZSM-5分子筛加入体系，用氨水调节pH至9，室温下搅拌陈化10h，去离子水多次洗涤，用1mol/L的AgNO3溶液检测直至不产生白色浑浊，证明溶液中不含有Cl-，过滤，烘干，研磨，最后用0.5mol/L的Na2S2O8溶液浸泡10h，过滤，烘干，高温焙烧4h，即得汽油催化剂，催化剂载体为ZSM-5分子筛，以S2O82-为主活性组分，以Au和氧化石墨烯纳米复合物为助活性成分。实施例2汽油催化剂的制备S1.ZSM-5分子筛的活化：将ZSM-5分子筛经4mol/L的硫酸溶液在100℃下处理浸泡3h，取出洗干净后，将分子筛置于马弗炉中干燥老化处理(温度为700℃，时间为9h)后降温至200℃，置于干燥箱中保存；S2.采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯；S3.汽油催化剂的制备：将5mol氧化石墨烯溶于75％的乙醇溶液中，超声分散均匀，加入1mol四氯化金酸，搅拌均匀，加热至70℃，将10mol活化后的ZSM-5分子筛加入体系，用氨水调节pH至10，室温下搅拌陈化10h，去离子水多次洗涤，用1mol/L的AgNO3溶液检测直至不产生白色浑浊，证明溶液中不含有Cl-，过滤，烘干，研磨，最后用1mol/L的Na2S2O8溶液浸泡10h，过滤，烘干，高温焙烧7h，即得汽油催化剂，催化剂载体为ZSM-5分子筛，以S2O82-为主活性组分，以Au和氧化石墨烯纳米复合物为助活性成分。实施例3汽油催化剂的制备S1.ZSM-5分子筛的活化：将ZSM-5分子筛经3mol/L的苹果酸溶液在85℃下处理浸泡2.5h，取出洗干净后，将分子筛置于马弗炉中干燥老化处理(温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽油催化剂，其特征在于，催化剂载体为ZSM‑5分子筛，以S2O82‑为主活性组分，以Au和氧化石墨烯纳米复合物为助活性成分。

【技术特征摘要】
1.一种汽油催化剂，其特征在于，催化剂载体为ZSM-5分子筛，以S2O82-为主活性组分，以Au和氧化石墨烯纳米复合物为助活性成分。2.根据权利要求1所述一种汽油催化剂的制备方法，其特征在于，由以下方法制备得到：S1.ZSM-5分子筛的活化：将ZSM-5分子筛经2-4mol/L的酸溶液在70-100℃下处理浸泡2-3h，取出洗干净后，将分子筛置于马弗炉中干燥老化处理后降温至200℃，置于干燥箱中保存；S2.采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯；S3.汽油催化剂的制备：将氧化石墨烯溶于乙醇溶液中，超声分散均匀，加入四氯化金酸，搅拌均匀，加热至50-70℃，将活化后的ZSM-5分子筛加入体系，用氨水调节pH至9-10，室温下搅拌陈化10h，去离子水多次洗涤至溶液中不含有Cl-，过滤，烘干，研磨，最后用Na2S2O8溶液浸泡10h，过滤，烘干，高温焙烧4-7h，即得。3.根据权利要求2所述一种汽油催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的酸溶液为盐酸、硫酸、...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐坤，
申请(专利权)人：宁波蒙曼生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33