一种膨润土负载钼酸铁催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种膨润土负载钼酸铁催化剂及其制备方法和应用。本发明专利技术的催化剂的制备方法，利用膨润土对金属阳离子的交换与吸附作用，将二价铁离子和三价铁离子吸附在膨润土表面，通过碱性物质调节pH为碱性，在膨润土表面原位生长纳米四氧化三铁；基于相同机理，在膨润土表面继续生长钼酸铁，最终得到一种膨润土负载纳米四氧化三铁/钼酸铁催化剂，所得到的四氧化三铁和钼酸铁均在纳米尺度，相比于传统催化剂，本发明专利技术的膨润土负载钼酸铁催化剂具有更大的比表面积，能更充分的与反应物进行接触，有效的提高了转化率；本发明专利技术的催化剂催化氧化甲醇的适宜温度在300

【技术实现步骤摘要】
一种膨润土负载钼酸铁催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及催化材料制备
，尤其涉及一种膨润土负载钼酸铁催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前，采用甲醇空气氧化法生产甲醛主要有两种不同的工艺。一种是银为催化剂的银法工艺。然而使用这种方法时，甲醇在原料混合气中的浓度高于爆炸区上限(36％)，不仅提高了意外发生的可能性，也因为过高的甲醇浓度，导致反应氧化不足，导致反应的转化率偏低。另一种是以铁钼氧化物作为催化剂的铁法工艺。使用这种方法时，甲醇在混合气体中的浓度远低于爆炸区的下限(小于6.7％)。因此，使用这种方法不仅提高了成产过程中的安全性，也因为由于空气过量，几乎所有的甲醇都能被氧化，具有更高的转化率。
[0003]然而，现阶段所使用的铁钼催化剂粒径较大，比表面积较小，不利于反应过程中与反应物的充分接触，因此会一定程度上降低产品的转化率以及单位时间内的产率。为解决这一问题，提高产品的转化率以及单位时间内的产率，需要对传统的催化剂进行适当改良。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提出了一种膨润土负载钼酸铁催化剂及其制备方法和应用，以解决或至少部分解决现有技术中存在的技术问题。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种膨润土负载钼酸铁催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0006]将膨润土加入至酸性溶液中浸泡后，得到酸性活化的膨润土；
[0007]将铁盐和亚铁盐加入至水中得到混合溶液；
[0008]将酸性活化的膨润土加入至混合溶液中搅拌后，加入碱性物质，调节pH为碱性，继续搅拌后，分离得到膨润土负载纳米四氧化三铁；
[0009]将膨润土负载纳米四氧化三铁浸泡至pH为3～4的铁盐溶液中，再加入pH为3～4的钼酸铵溶液，搅拌后，分离即得膨润土负载钼酸铁催化剂。
[0010]优选的是，所述的膨润土负载钼酸铁催化剂的制备方法，将膨润土加入至酸性溶液中浸泡后，得到酸性活化的膨润土具体为：将膨润土中加入至质量浓度为40～60％的酸性溶液中，于转速为80～120rpm、温度为40～80℃下浸泡1～3h，离心后，洗涤，干燥，即得酸性活化的膨润土。
[0011]优选的是，所述的膨润土负载钼酸铁催化剂的制备方法，将酸性活化的膨润土加入至混合溶液中，于转速为80～120rpm、温度为20～30℃下搅拌1～3h，再加入碱性物质调节pH为8～11，然后升温至60～80℃，继续搅拌20～40min，离心后，洗涤，干燥，即得膨润土负载纳米四氧化三铁。
[0012]优选的是，所述的膨润土负载钼酸铁催化剂的制备方法，所述酸性溶液包括硫酸溶液、盐酸溶液、硝酸溶液、醋酸溶液中的至少一种。
[0013]优选的是，所述的膨润土负载钼酸铁催化剂的制备方法，所述铁盐包括氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、溴化铁中的至少一种；
[0014]所述亚铁盐包括硫酸亚铁、氯化亚铁、硝酸亚铁、溴化亚铁中的至少一种。
[0015]优选的是，所述的膨润土负载钼酸铁催化剂的制备方法，将铁盐和亚铁盐加入至水中得到混合溶液的步骤中，铁盐、亚铁盐和水的质量比为(1～20):(1～20):(900～1100)。
[0016]优选的是，所述的膨润土负载钼酸铁催化剂的制备方法，将酸性活化的膨润土加入至混合溶液的步骤中，酸性活化的膨润土与混合溶液的质量比为(80～120):(800～1200)。
[0017]优选的是，所述的膨润土负载钼酸铁催化剂的制备方法，所述钼酸铵溶液的制备方法为：将三氧化钼使用氨水溶液完全溶解，然后调节pH为3～4，即得钼酸铵溶液；
[0018]所述铁盐溶液的的制备方法为：将铁盐溶于水中，然后调节pH为3～4，即得铁盐溶液，其中，铁盐与水的质量比为(1～10):(900～1100)；
[0019]将膨润土负载纳米四氧化三铁浸泡至pH为3～4的铁盐溶液中，再加入pH为3～4的钼酸铵溶液的步骤中膨润土负载纳米四氧化三铁、铁盐溶液、钼酸铵溶液的质量比为(80～120):(800～1200):(100～1200)。
[0020]第二方面，本专利技术还提供了一种膨润土负载钼酸铁催化剂，采用所述的制备方法制备得到。
[0021]第三方面，本专利技术还提供了一种所述的制备方法制备得到的膨润土负载钼酸铁催化剂或所述的膨润土负载钼酸铁催化剂在甲醇催化氧化制备甲醛中的应用。
[0022]本专利技术的膨润土负载钼酸铁催化剂的制备方法，相对于现有技术具有以下有益效果：
[0023]1、本专利技术的膨润土负载钼酸铁催化剂的制备方法，利用酸性溶液对膨润土进行酸性改性得到酸性活化的膨润土；再利用膨润土对金属阳离子的交换与吸附作用，将二价铁离子和三价铁离子吸附在膨润土表面，通过碱性物质调节pH为碱性，在膨润土表面原位生长纳米四氧化三铁；基于相同机理，在膨润土表面继续生长钼酸铁，最终得到一种膨润土负载纳米四氧化三铁/钼酸铁催化剂，所得到的四氧化三铁和钼酸铁均在纳米尺度，相比于传统催化剂，本专利技术的膨润土负载钼酸铁催化剂具有更大的比表面积，因此，在反应过程中，本专利技术能更充分的与反应物进行接触，有效的提高了转化率；
[0024]2、传统的铁钼催化剂催化氧化甲醇的适宜温度在300
‑
360℃之间，而本专利技术制备得到的膨润土负载钼酸铁催化剂催化氧化甲醇的适宜温度在300
‑
350℃之间，一定程度上降低了反应过程中温度的要求，有效节约能源，符合先阶段低碳环保的主题；
[0025]3、传统的铁钼催化剂催化氧化甲醇的转化率最高在90％左右，而本专利技术制备得到的膨润土负载钼酸铁催化剂催化氧化甲醇的最大转化率可达95.3％。
附图说明
[0026]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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。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。
[0027]图1为本专利技术实施例1中制备得到的膨润土负载钼酸铁催化剂的透射电子显微镜图像。
具体实施方式
[0028]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0029]下面将结合本专利技术实施方式，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，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所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]本申请实施例提供了一种膨润土负载钼酸铁催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0031]S1、将膨润土加入至酸性溶液中浸泡后，得到酸性活化的膨润土；
[0032]S2、将铁盐和亚铁盐加入至水中得到混本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种膨润土负载钼酸铁催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将膨润土加入至酸性溶液中浸泡后，得到酸性活化的膨润土；将铁盐和亚铁盐加入至水中得到混合溶液；将酸性活化的膨润土加入至混合溶液中搅拌后，加入碱性物质，调节pH为碱性，继续搅拌后，分离得到膨润土负载纳米四氧化三铁；将膨润土负载纳米四氧化三铁浸泡至pH为3～4的铁盐溶液中，再加入pH为3～4的钼酸铵溶液，搅拌后，分离即得膨润土负载钼酸铁催化剂。2.如权利要求1所述的膨润土负载钼酸铁催化剂的制备方法，其特征在于，将膨润土加入至酸性溶液中浸泡后，得到酸性活化的膨润土具体为：将膨润土中加入至质量浓度为40～60％的酸性溶液中，于转速为80～120rpm、温度为40～80℃下浸泡1～3h，离心后，洗涤，干燥，即得酸性活化的膨润土。3.如权利要求1所述的膨润土负载钼酸铁催化剂的制备方法，其特征在于，将酸性活化的膨润土加入至混合溶液中，于转速为80～120rpm、温度为20～30℃下搅拌1～3h，再加入碱性物质调节pH为8～11，然后升温至60～80℃，继续搅拌20～40min，离心后，洗涤，干燥，即得膨润土负载纳米四氧化三铁。4.如权利要求1所述的膨润土负载钼酸铁催化剂的制备方法，其特征在于，所述酸性溶液包括硫酸溶液、盐酸溶液、硝酸溶液、醋酸溶液中的至少一种。5.如权利要求1所述的膨润土负载钼酸铁催化剂的制备方法，其特征在于，所述铁盐包括氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、溴...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁道升，
申请(专利权)人：广西至善新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：