一种纳米氟化铝催化剂及其制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种纳米氟化铝催化剂及其制备方法和用途，所述制备方法包括以下步骤：(1)混合铝源和有机连接剂，然后进行第一反应，得到Al

【技术实现步骤摘要】
一种纳米氟化铝催化剂及其制备方法和用途


[0001]本专利技术涉及氟化物纳米材料制备领域，具体涉及一种纳米氟化铝催化剂及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]氢氟烷烃(HFCs)是一种温室气体，温室效应潜能值比较高，大量使用会对环境造成一定的危害。氢氟烷烃的处理方法主要有：氧化燃烧法、等离子法、催化水解法和催化脱氟化氢(HF)法。现有研究表明，氧化燃烧法、等离子法和催化水解法一般需要高额的处理费，并且容易给环境造成二次污染。催化脱HF法是将氢氟烷烃转化为氢氟烯烃，氢氟烯烃可以被广泛应用于制冷剂、发泡剂、清洗剂等方面，被认为是氢氟烷烃的理想替代品。因此，催化脱HF法是一种相对环保的处理方法，可以很大程度上减缓温室效应，并且兼具较高的经济效益。
[0003]路易斯酸性位被认为是氢氟烷烃脱HF反应的活性中心，氢氟烷烃催化脱HF反应常用的催化剂包括活性炭基、铬基、镁基、铝基以及复合型催化剂等等。目前，活性炭基、镁基催化剂普遍存在催化活性不高的问题，而铬基催化剂存在稳定性差，毒性和污染性高等问题。铝基催化剂因其成本低廉、经济环保、来源广泛等优点，在氢氟烷烃催化脱HF反应中具有广阔的应用前景。
[0004]金属氟化物是重要的化工基础原料，广泛用于冶金、电解、铁电体、等离子体导体、催化剂和光学材料等领域。氟化铝(AlF3)是金属氟化物中最具代表性的一类无机材料，其不仅是电解制备铝的生产原料，还是一种强的路易斯酸催化剂。催化剂的表面路易斯酸量在一定程度上取决于催化剂的比表面积，比表面积越大，表面路易斯酸量越多。因此，高比表面积氟化铝催化剂的制备受到广泛关注。
[0005]CN105597795A公开了一种纳米氟化铝基催化剂的制备方法，该方法将含铝源前驱体、有机溶剂、掺杂组分混合，然后和氟化试剂进行氟化、老化以及焙烧，得到所述氟化铝基催化剂，但是该催化剂的粒径较大，难以充分暴露路易斯酸性位点。
[0006]CN106256429B公开了一种高比表面积的氟化铝催化剂，该催化剂通过先将HF的乙醚和/或醇溶液加入到有机铝溶液中反应得到催化剂前驱体，再经氟化处理后得到氟化铝催化剂，但是该氟化铝催化剂的催化目标产物选择性不高。
[0007]因此，提供一种催化活性和目标产物选择性高，并且催化效果稳定的纳米级氟化铝催化剂，对于氢氟烷烃脱HF反应具有重要意义。

技术实现思路

[0008]针对以上问题，本专利技术的目的在于提供一种纳米氟化铝催化剂及其制备方法和用途，与现有技术相比，本专利技术提供的纳米氟化铝催化剂粒径小并且粒径均匀，在催化反应中能够充分暴露路易斯酸活性位点和缺陷位，具有较高的催化活性和目标产物选择性。本专利技术提供的制备方法操作简单，可以工业化应用。
[0009]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种纳米氟化铝催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0011](1)混合铝源和有机连接剂，然后进行第一反应，得到Al
‑
MOF前驱体；
[0012](2)混合步骤(1)得到的所述Al
‑
MOF前驱体和氟源，然后进行第二反应，得到混合溶液；
[0013](3)将步骤(2)得到的所述混合溶液依次进行干燥、焙烧和研磨，得到所述纳米氟化铝催化剂。
[0014]本专利技术提供的制备方法首先通过混合铝源和有机连接剂进行第一反应，得到Al
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MOF前驱体，利用Al
‑
MOF前驱体的多孔骨架具有优异的比表面积和较小的粒径，进一步通过将Al
‑
MOF前驱体和氟源混合，进行第二反应，然后干燥、焙烧、研磨，得到纳米级氟化铝催化剂。本专利技术提供的纳米氟化铝催化粒径小且粒径均匀，可以充分暴露更多的路易斯酸位和缺陷位，从而具有较高的催化活性、目标产物选择性和稳定性。
[0015]优选地，步骤(1)所述铝源包括九水合硝酸铝和/或六水合氯化铝。
[0016]优选地，所述有机连接剂包括2
‑
氨基对苯二甲酸和/或对苯二甲酸。
[0017]优选地，所述铝源与有机连接剂的摩尔比为1:(0.5
‑
2)，例如可以是1:0.5、1:0.6、1:0.8、1:1、1:1.2、1:1.4、1:1.6、1:1.8或1:2，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0018]优选地，所述铝源和有机连接剂混合于第一溶剂。
[0019]优选地，所述第一溶剂包括N,N
‑
二甲基甲酰胺、2
‑
丙醇或水中的任意一种。
[0020]优选地，所述第一反应包括依次进行的一次搅拌和二次搅拌。
[0021]优选地，所述一次搅拌的温度为20
‑
40℃，例如可以是20℃、22℃、24℃、26℃、28℃、30℃、32℃、34℃、36℃、38℃或40℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0022]优选地，所述一次搅拌的时间为20
‑
40min，例如可以是20min、22min、24min、26min、28min、30min、32min、34min、36min、38min或40min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0023]优选地，所述二次搅拌的温度为140
‑
160℃，例如可以是140℃、142℃、144℃、146℃、150℃、152℃、154℃、156℃、158℃或160℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0024]本专利技术中，所述二次搅拌一般在回流下进行。
[0025]优选地，所述二次搅拌的时间为46
‑
50h，例如可以是46h、47h、48h、49h或50h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0026]优选地，步骤(1)所述第一反应后，将反应产物依次进行固液分离、洗涤和干燥，得到Al
‑
MOF前驱体。
[0027]本专利技术中，所述洗涤一般采用去离子水进行洗涤，洗涤的次数没有特殊限制，一般洗涤4
‑
6次。
[0028]优选地，所述固液分离的方式包括离心。
[0029]优选地，所述离心的转速为9600
‑
10000r/min，例如可以是9600r/min、9700r/min、
9800r/min、9900r/min或10000r/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0030]优选地，步骤(1)所述干燥的温度为80
‑
120℃，例如可以是80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃或120℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0031]优选地，步骤(1)所述干燥的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米氟化铝催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)混合铝源和有机连接剂，然后进行第一反应，得到Al
‑
MOF前驱体；(2)混合步骤(1)得到的所述Al
‑
MOF前驱体和氟源，然后进行第二反应，得到混合溶液；(3)将步骤(2)得到的所述混合溶液依次进行干燥、焙烧和研磨，得到所述纳米氟化铝催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述铝源包括九水合硝酸铝和/或六水合氯化铝；优选地，所述有机连接剂包括2
‑
氨基对苯二甲酸和/或对苯二甲酸；优选地，所述铝源与有机连接剂的摩尔比为1:(0.5
‑
2)；优选地，所述铝源和有机连接剂混合于第一溶剂；优选地，所述第一溶剂包括N,N
‑
二甲基甲酰胺、2
‑
丙醇或水中的任意一种；优选地，所述第一反应包括依次进行的一次搅拌和二次搅拌；优选地，所述一次搅拌的温度为20
‑
40℃；优选地，所述一次搅拌的时间为20
‑
40min；优选地，所述二次搅拌的温度为140
‑
160℃；优选地，所述二次搅拌的时间为46
‑
50h。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述第一反应后，将反应产物依次进行固液分离、洗涤和干燥，得到Al
‑
MOF前驱体；优选地，所述固液分离的方式包括离心；优选地，所述离心的转速为9600
‑
10000r/min；优选地，步骤(1)所述干燥的温度为80
‑
120℃；优选地，步骤(1)所述干燥的时间为10
‑
14h。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述氟源包括氟化氢铵、聚偏二氟乙烯或聚氟乙烯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(2)所述Al
‑
MOF前驱体与氟源的质量比为1:(1
‑
3)；优选地，步骤(2)所述Al
‑
MOF前驱体和氟源混合于第二溶剂；优选地，所述第二溶剂包括水或N,N
‑
二甲基乙酰胺。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述第二反应包括依次进行的超声和第三搅拌；优选地，所述第三搅拌的温度为130
‑
150℃；优选地，所述第三搅拌的时间为1
‑
2h。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述干燥的温度为120
‑
170℃；优选地，步骤(3)所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈曼玉，马志明，秦明升，徐小峰，程龙，姜朋飞，
申请(专利权)人：上海太洋科技有限公司，
类型：发明
国别省市：