一种可磁分离的烷烃氧化催化剂的制备方法及其产品技术

本发明专利技术公开了一种可磁分离的烷烃氧化催化剂的制备方法及其产品，所述制备方法包括以下步骤：配制氧化铝材料浆液及BaFe

【技术实现步骤摘要】
一种可磁分离的烷烃氧化催化剂的制备方法及其产品
本专利技术属于工业催化剂制备
，具体涉及一种可磁分离的烷烃氧化催化剂的制备方法及其产品。
技术介绍
烷烃氧化脱氢是一个复杂的反应过程，目前常用催化剂可分为包括贵金属负载催化剂体系、碱土金属氧化物体系、稀土金属氧化物体系和过渡金属氧化物体系。前三类催化剂体系所需反应温度较高，而过渡金属氧化物催化剂具有较高的热稳定性，活性组分不易流失等优点，尤其是过渡金属中的Mo和V氧化物催化剂体系在低温时仍可以表现出较高催化活性和产物选择性。据专利US4250346和US4524236报道，MoVNbSbCaO催化剂在400℃烷烃氧化脱氢的转化率高达73％。据专利CN105080575报道，MoVTeNbO催化剂在350℃烷烃氧化脱氢的转化率高达70.5％。MoVTeNbO型多组分复合金属氧化物催化剂具有晶相结构稳定，反应活性高和目标产物选择性好等优点，是目前烷烃氧化脱氢常见的催化剂。烷烃氧化脱氢反应期间产生的高温反应温度和热量容易使催化剂产生形变和结构烧结，致使积碳产生最终导致催化剂失活，对于催化剂积碳而失活的问题，传统的解决方法是多反应器切换再生，这需要多套反应器，装置投资较高，同时多阀切换也对仪表控制要求较高；或者可采用移动床连续再生，但该方法对催化剂的磨损较高，催化剂使用寿命较低。因此，研究一种仅需一套反应器且可快速处理失活问题的催化剂至关重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可磁分离的烷烃氧化催化剂制备方法及其产品。本专利技术采用3D打印技术制备一种催化剂载体结构，载体材料由氧化铝材料和永磁性材料组成。将催化剂与3D打印载体复合，构建催化剂-载体材料体系，用该方法制备的催化剂具有良好的可调控性，同时还具备热稳定性高，使用寿命长等优点。为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术的技术方案之一，一种可磁分离的烷烃氧化催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)配制氧化铝材料浆液及BaFe12O19永磁材料浆液；(2)采用3D打印方法将步骤(1)所得的氧化铝材料浆液及BaFe12O19永磁材料浆液成型为催化剂载体前体，之后烧结得到催化剂载体；(3)制备MoaVbTecNbdOx催化剂，并将其分散在水中，得到MoaVbTecNbdOx分散液，其中a、b、c、d、x代表各元素的摩尔比；(4)将步骤(2)所得的催化剂载体置于步骤(3)所得MoaVbTecNbdOx分散液中，陈化、干燥、烧结得到可磁分离的烷烃氧化催化剂。进一步地，步骤(1)中所述氧化铝材料浆料的制备方法，具体步骤为：分别称取α-氧化铝粉末、粘结剂，混合后加入去离子水中，在200-350r/min转速下搅拌加热至60-80℃，继续搅拌至浆液的粘度达到0.6-2.0Pa·s；所述粘结剂和α-氧化铝粉体的质量比为(5-30)：(60-140)；所述BaFe12O19永磁材料浆液的制备方法，具体步骤为：将纳米级Fe3O4粉末、纳米级BaCO3粉末混合后加入助熔剂，在400-500℃下反应1-2h，再于800-1000℃下保温2-4h，得到BaFe12O19永磁铁氧体；之后称取40-60g的BaFe12O19永磁铁氧体，加入去离子水，在60-80℃下以转速200-400r/min搅拌至浆液的粘度达到0.5-1.5Pa·s；所述纳米级Fe3O4粉末、纳米级BaCO3粉末和助熔剂的质量比(60-100)：(10-30)：(1-1.5)。进一步地，所述α-氧化铝粉末的粒径≤0.2μm，纯度为99.99％。进一步地，所述粘结剂为马铃薯糊精；所述助熔剂为二氧化硅。进一步地，步骤(2)中，所述3D打印方法为：首先采用软件设计出载体结构，之后采用挤出工艺，挤出头分别连接步骤(1)所得的氧化铝材料浆液和BaFe12O19永磁材料浆液，设置切片数据，打印得到催化剂载体前体。进一步地，所述氧化铝材料浆液和BaFe12O19永磁材料浆液的质量百分数为：20-70％的氧化铝浆液，30-80％的BaFe12O19永磁材料浆液，两种浆液的质量百分数之和为100％。进一步地，所述切片数据是利用切片软件对几何图案阵列结构的载体三维模型进行切片，切片厚度为25-125μm。进一步地，步骤(3)中，所述MoaVbTecNbdOx中a:b:c:d＝1：(0.1-1.0)：(0.01-1.0)：(0.01-1.0)，其中，x为满足催化剂各元素化合价所需的氧原子总数。进一步地，所述MoaVbTecNbdOx的制备方法为根据元素摩尔比取钼酸铵、偏钒酸铵、二氧化碲、铌酸、草酸，采用溶胶凝胶法制备得到MoaVbTecNbdOx。进一步地，步骤(2)中所述烧结为惰性气体氛围下，首先以5-10℃/min的升温速率升温至1100℃，保温60-120min，之后以3-5℃/min的升温速率升温至1650℃，保温60-120min；步骤(4)中所述陈化为室温下陈化2-4h，所述干燥为60-120℃下干燥1-6h，所述烧结为空气氛围下，以2-5℃/min的升温速率升温至400-700℃，保温4-10h。本专利技术的技术方案之二，一种根据上述制备方法制备得到的可磁分离的烷烃氧化催化剂。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术提出的一种可磁分离的烷烃氧化催化剂的制备方法，采用本专利技术的催化剂可以在每次失活后利用强磁力快速脱离反应器，再利用磁力快速回装反应器，这样只需要采用一套反应器，即可快速完成催化剂的再生和下次反应，又能减少对催化剂的磨损，提高了催化剂的使用寿命。(2)通过三维软件可定制适用于不同合成条件和环境的复杂结构，无需对载体进行复杂的前处理及后处理，微观形貌和孔结构简单可控。打印机参数的设定对配置浆料有选择性，每层的厚度为25-125μm，有利于快速成型。(3)对打印得到的催化剂载体前体采取二段烧结工艺，避免了烧结后结构变形，本专利技术制备的催化剂载体由于其高稳定性，可适用于不同合成方法搭载催化剂，对催化剂的作用环境无苛刻要求，为结构-功能一体化的催化剂大规模应用提供了新的思路。(4)本专利技术采用3D打印技术制备得到催化剂载体，并进一步与催化剂复合后，所得催化剂具有良好的可调控性，同时还具备热稳定性高，使用寿命长等优点，且通过本专利技术的方法制备得到的催化剂的催化效率显著提高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为实施例1中设计的载体结构图。图2为实施例2中设计的载体结构图。图3为实施例3中设计的载体结构图。具体实施方式现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限制，而应理解为是对本专利技术的某本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可磁分离的烷烃氧化催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)配制氧化铝材料浆液及BaFe

【技术特征摘要】
1.一种可磁分离的烷烃氧化催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)配制氧化铝材料浆液及BaFe12O19永磁材料浆液；
(2)采用3D打印方法将步骤(1)所得的氧化铝材料浆液及BaFe12O19永磁材料浆液成型为催化剂载体前体，之后烧结得到催化剂载体；
(3)制备MoaVbTecNbdOx催化剂，并将其分散在水中，得到MoaVbTecNbdOx分散液，其中a、b、c、d、x代表各元素的摩尔比；
(4)将步骤(2)所得的催化剂载体置于步骤(3)所得MoaVbTecNbdOx分散液中，陈化、干燥、烧结得到可磁分离的烷烃氧化催化剂。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的氧化铝材料浆液的制备方法，具体步骤为：分别称取α-氧化铝粉体、粘结剂，混合后加入去离子水中，在200-350r/min转速下搅拌加热至60-80℃，继续搅拌至浆液的粘度达到0.6-2.0Pa·s；所述粘结剂和α-氧化铝粉体的质量比为(5-30)：(60-140)；所述BaFe12O19永磁材料浆液的制备方法，具体步骤为：将纳米级Fe3O4粉末、纳米级BaCO3粉末混合后加入助熔剂，在400-500℃下反应1-2h，再于800-1000℃下保温2-4h，得到BaFe12O19永磁铁氧体；之后称取40-60g的BaFe12O19永磁铁氧体，加入去离子水，在60-80℃下以转速200-400r/min搅拌至浆液的粘度达到0.5-1.5Pa·s；所述纳米级Fe3O4粉末、纳米级BaCO3粉末和助熔剂的质量比(60-100)：(10-30)：(1-1.5)。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为马铃薯糊精；所述助熔剂为二氧化硅。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：程道建，肖贯富，吴登峰，南洋，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11