负载型催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种负载型催化剂及其制备方法与应用，制备方法包括如下步骤：步骤1，将载体与水混合制备成悬浊液；步骤2，将活性金属的前驱体溶于水，滴入所述悬浊液中，得到混合液；步骤3，在所述混合液中滴加沉淀剂溶液，得到负载型催化剂；其中，所述载体为二氧化钛，所述活性金属为Zn、Ce、Li、W中的至少一种。本发明专利技术催化剂载体具有贯通连续的大孔孔道结构，有利于反应物分子的吸附与扩散，高度分散的活性金属纳米颗粒活性组分具有良好的吸附及活化能力，有利于反应物气体分子CH4和O2的吸附活化和产物C2H4和C2H6的脱附，并且活性位的负载不会破坏载体固有的孔道结构。本发明专利技术催化剂在甲烷氧化偶联制乙烯领域具有较高的应用价值。烷氧化偶联制乙烯领域具有较高的应用价值。烷氧化偶联制乙烯领域具有较高的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
负载型催化剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及催化剂领域，具体涉及负载型催化剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]乙烯、丙烯等低碳烯烃是重要的高附加值基础化工原料，被广泛用于生产塑料、纤维和橡胶等化工产品，其产量是衡量一个国家石油化工兴衰的重要标志，也是一个国家基础化工的命脉。随着社会的发展，对低碳烯烃(乙烯，丙烯和C4烯烃)的需求量不断增加。目前，乙烯生产主要依赖石脑油蒸汽裂解技术，但源于石油加工路线的石脑油资源却日益稀缺，因此，开辟和发展非石油资源合成低碳烯烃路线是当前保障国家能源与资源高效利用的重大需求。
[0003]TiO2作为助剂或载体在本领域的研究中已经被广泛的应用，沈阳化工学院的研究者制备了一种颗粒TiO2担载金属锰，制备了一种MnO2‑
TiO2催化剂，此种催化剂没有特殊的有序的TiO2形貌，颗粒状的TiO2对于催化剂上活性位点的负载以及与反应气的接触效率没有促进作用，催化剂选择性较低，大量的CO和CO2形成。在830℃高温下，仅仅有19％的C2产率。
[0004]因此，本领域仍须对以TiO2为载体的用于制备乙烯的催化剂进一步进行研究。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种负载型催化剂及其制备方法与应用，以克服现有技术中催化剂选择性不高，C2产率较低的缺陷。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种负载型催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1，将载体与水混合制备成悬浊液；
[0008]步骤2，将活性金属的前驱体溶于水，滴入所述悬浊液中，得到混合液；
[0009]步骤3，在所述混合液中滴加沉淀剂溶液，得到负载型催化剂；
[0010]其中，所述载体为二氧化钛，所述活性金属为Zn、Ce、Li、W、Mg中的至少一种。
[0011]本专利技术所述的负载型催化剂的制备方法，其中，所述二氧化钛包括三维有序大孔结构，所述三维有序大孔结构的孔径为200
‑
400nm；所述活性金属的前驱体为活性金属的可溶性盐；所述步骤2滴入速度为0.1
‑
1.0mL min
‑1。
[0012]本专利技术所述的负载型催化剂的制备方法，其中，所述沉淀剂溶液中包括沉淀剂，所述沉淀剂为碱性化合物；所述沉淀剂溶液的体积浓度为2vol％
‑ꢀ
10vol％，滴加速度为0.1
‑
3mL min
‑1。
[0013]本专利技术所述的负载型催化剂的制备方法，其中，在所述混合液中滴加沉淀剂溶液后，还包括固液分离，干燥，焙烧的步骤；所述焙烧为：在有氧条件下，以1
‑
2℃min
‑1的升温速度升温至500
‑
800℃，保持最高温度2
‑
5h 后，自然降温。
[0014]本专利技术所述的负载型催化剂的制备方法，其中，步骤2中所述混合液的总离子浓度为1.0
‑
1.5mol
·
L
‑1。
[0015]为了达到上述目的，本专利技术还提供了一种负载型催化剂，该负载性催化剂以二氧化钛为载体，以Zn、Ce、Li、W、Mg中的至少一种为活性金属，所述活性金属以氧化物纳米颗粒形式分散在所述载体上，所述氧化物纳米颗粒的粒径尺寸为0.5
‑
7.5nm。
[0016]本专利技术所述的负载型催化剂，其中，以所述载体的总重量为100％计，所述活性金属以氧化物计的负载量为1
‑
20wt％。
[0017]本专利技术所述的负载型催化剂，其中，所述活性金属的氧化物结构为 M
x
O
y
，其中M代表Zn、Ce、Li、W、Mg中的任意一种；1≤x≤2；1≤y≤ 2。
[0018]本专利技术所述的负载型催化剂，其中，所述负载型催化剂的比表面积为20
‑
50m
2 g
‑1，孔容为0.05
‑
0.15cm
3 g
‑1。
[0019]为了达到上述目的，本专利技术更提供了上述的负载型催化剂在甲烷氧化偶联制乙烯中的应用。
[0020]本专利技术的有益效果：
[0021]本专利技术所提供的大孔二氧化钛担载活性金属氧化物催化剂以大孔二氧化钛为载体，以活性金属纳米颗粒为活性组分；所述活性金属氧化物纳米颗粒以高度分散的形式担载于大孔二氧化钛载体的内表面之中。该催化剂中具有大孔结构的二氧化钛，可有效增强催化剂对分子气体反应物的吸附活化性能，进而极大提升甲烷氧化偶联制乙烯反应速率。
[0022]将本专利技术所提供的大孔二氧化钛担载活性金属氧化物催化剂用于OCM 反应，相比于已有的无序孔道或担载单组分的催化剂，本专利技术所提供的催化剂表现出了更加优异的低温活性和较高的C2选择性。
附图说明
[0023]图1A为本专利技术实施例1所制得的CCT的SEM图(1μm)；
[0024]图1B为本专利技术实施例1所制得的CCT的SEM图(200nm)；
[0025]图2A为本专利技术实施例1制得的大孔二氧化钛(3DOM)载体的SEM图 (300nm)；
[0026]图2B为本专利技术实施例1制得的大孔二氧化钛(3DOM)载体的SEM图 (1μm)；
[0027]图3A为本专利技术实施例1制得的大孔TiO2担载纳米金属颗粒催化剂的 SEM图(200nm)；
[0028]图3B为本专利技术实施例1制得的大孔TiO2担载纳米金属颗粒催化剂的 SEM图(200nm)；
[0029]图4为本专利技术实施例1
‑
4及对比例5催化剂的XRD表征图谱；其中，曲线A为3DOM TiO2，曲线B为3DOM TiO2‑
W，曲线C为3DOM TiO2‑ꢀ
Ce，曲线D为3DOM TiO2‑
Li，曲线E为3DOM TiO2‑
Mg；
[0030]图5为本专利技术实施例1
‑
4及对比例5催化剂的Raman表征图谱；其中，曲线A为3DOM TiO2，曲线B为3DOM TiO2‑
W，曲线C为3DOM TiO2‑ꢀ
Ce，曲线D为3DOM TiO2‑
Li，曲线E为3DOM TiO2‑
Mg；
[0031]图6为本专利技术实施例1
‑
4及对比例5催化剂的H2‑
TPR表征图谱；
[0032]图7为本专利技术实施例1
‑
4及对比例5催化剂转化率对比图；
[0033]图8为本专利技术实施例1
‑
4及对比例5催化剂选择性对比图；
[0034]图9为本专利技术实施例1
‑
4及对比例5催化剂的C2收率对比图。
具体实施方式
[0035]以下对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本专利技术的保护本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负载型催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，将载体与水混合制备成悬浊液；步骤2，将活性金属的前驱体溶于水，滴入所述悬浊液中，得到混合液；步骤3，在所述混合液中滴加沉淀剂溶液，得到负载型催化剂；其中，所述载体为二氧化钛，所述活性金属为Zn、Ce、Li、W、Mg中的至少一种。2.根据权利要求1所述的负载型催化剂的制备方法，其特征在于，所述二氧化钛包括三维有序大孔结构，所述三维有序大孔结构的孔径为200
‑
400nm；所述活性金属的前驱体为活性金属的可溶性盐；所述步骤2滴入速度为0.1
‑
1.0mL min
‑1。3.根据权利要求1所述的负载型催化剂的制备方法，其特征在于，所述沉淀剂溶液中包括沉淀剂，所述沉淀剂为碱性化合物；所述沉淀剂溶液中沉淀剂的体积浓度为2vol％
‑
10vol％，滴加速度为0.1
‑
3mL min
‑1。4.根据权利要求1所述的负载型催化剂的制备方法，其特征在于，在所述混合液中滴加沉淀剂溶液后，还包括固液分离，干燥，焙烧的步骤；所述焙烧为：在有氧条件下，以1
‑
2℃min
‑1的升温速度升温至500
‑
800℃，保持最高温度2
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦岳长，徐显明，褚洪岭，于洪斌，汲永钢，熊靖，马立莉，赵震，刘剑，刘坚，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：