一种用于甲烷氧化合成甲醇的新型光热催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种用于直接氧化甲烷合成甲醇的新型光热协同催化剂及其制备方法，该催化剂以廉价金属类水滑石形成的热催化剂为载体，负载Bi基光催化剂，形成光热协同催化剂；所述的廉价金属包括过渡金属Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn中的1~3种，以及碱土金属Ba、Ca、Mg中的0~1种和金属Al。本发明专利技术具有如下有益效果：（1）制备的催化剂在直接氧化甲烷合成甲醇反应中显示了很高的活性，在低温低压的条件下，反应时间2~96 h，甲烷的转化率最高可达25%，甲醇的选择性最高可达95%。（2）催化剂制备工艺简单，成本低，活性高，有着独特的水热稳定性；（3）所得催化剂兼具光、热催化剂的优点，可在温和的条件下直接氧化甲烷合成甲醇。

A new photocatalyst for the oxidation of methane to methanol and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种用于甲烷氧化合成甲醇的新型光热催化剂及其制备方法
本专利技术涉及一种用于直接氧化甲烷合成甲醇的新型光热协同催化剂及其制备方法，属于新材料和

技术介绍
甲烷是天然气、页岩气、沼气和可燃冰等含碳资源的主要组分，相比煤炭及石油，具有更高氢碳比，它可用作燃料及制造氢气、一氧化碳、乙炔、氢氰酸及甲醛等，被认为是21世纪颇具发展潜力的新型清洁能源和优质化工原料。然而，CH4也是一种有效的温室气体，且其在地球大气层中产生温室效应的能力是二氧化碳的20倍以上。因此将CH4催化转化为高附加值产物，不仅能实现其高效利用，而且具有重要的学术价值和深远的环保意义。CH4通过直接氧化、非氧化偶联和氧化偶联可以转化为CH3OH、芳香族化合物、C2+产物（乙烯，乙烷等）等化工原料。其中CH3OH是重要的平台分子，可被用来制备上百种化工产品，将CH4直接氧化制备CH3OH也被认为是最经济、最具发展前景的CH4高效利用途径，但在该过程中面临两大待解决难题：一是甲烷C-H活化困难，二是产物CH3OH易被进一步深度氧化。所以构建一种高效活化CH4并抑制CH3O本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于直接氧化甲烷合成甲醇的新型光热协同催化剂，其特征在于，该催化剂以廉价金属类水滑石形成的热催化剂为载体，负载Bi基光催化剂，形成光热协同催化剂；/n所述的廉价金属包括过渡金属Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn中的1~3种，以及碱土金属Ba、Ca、Mg中的0~1种和金属Al；/n所述的Bi基光催化材料为BiOX、BiX

【技术特征摘要】
1.一种用于直接氧化甲烷合成甲醇的新型光热协同催化剂，其特征在于，该催化剂以廉价金属类水滑石形成的热催化剂为载体，负载Bi基光催化剂，形成光热协同催化剂；
所述的廉价金属包括过渡金属Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn中的1~3种，以及碱土金属Ba、Ca、Mg中的0~1种和金属Al；
所述的Bi基光催化材料为BiOX、BiX3、BiVO4、Bi2MoO6、Bi2WO6、Bi(NO3)3中的任意一种，X为Cl、Br、I或F；
所述的类水滑石表面进行了疏水性的有机改性，所述的表面改性剂为硅烷偶联剂；
其中所负载的Bi基光催化材料占催化剂总质量的5~20%。


2.如权利要求1所述的用于直接氧化甲烷合成甲醇的新型光热协同催化剂的制备方法，，其特征在于，包括如下步骤：
（1）配制过渡金属氧化物、碱土金属氢氧化物和氢氧化铝的混合胶体水溶液，控制二价金属离子与三价金属离子的摩尔比在2～5：1，控制金属离子的总浓度在2.0～5.0mol/L，利用碱液控制其pH值在9～11之间，室温搅拌1～10小时后放入高压釜中80~120℃水热处理12~48小时后，冷却至室温；
（2）在步骤（1）所得胶体加入一定量的Bi盐乙醇溶液，20-60℃搅拌1-3小时，不加或加入钒酸铵、钼酸铵或钨酸铵中的1~2种，继续利用碱液控制其pH值在9～11...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴功德，王晓丽，阚建飞，张君，郑锋，
申请(专利权)人：南京工程学院，苏州维纳尔新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32