[发明专利]一种非均相催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种非均相催化剂，其特征在于：所述催化剂是一种掺杂有过渡金属离子的多级孔沸石材料，且所述过渡金属离子是位于多级孔沸石的骨架位置。

2.根据权利要求1所述的非均相催化剂，其特征在于：所述多级孔沸石的Si/Al为50～75。

3.根据权利要求1所述的非均相催化剂，其特征在于：所述多级孔沸石为MZ多级孔沸石、ZSM多级孔沸石、β沸石或Y沸石。

4.根据权利要求1所述的非均相催化剂，其特征在于：所述过渡金属离子为铜离子、钴离子或铁离子。

5.根据权利要求1所述的非均相催化剂，其特征在于：所述非均相催化剂中的过渡金属离子与多级孔沸石材料中的Al的摩尔比为1:1～4:1。

6.一种制备权利要求1所述的非均相催化剂的方法，其特征在于：采用一步原位掺杂法或离子交换法将过渡金属离子掺杂到多级孔沸石中。

7.根据权利要求6所述的制备非均相催化剂的方法，其特征在于，所述一步原位掺杂法包括如下操作：将过渡金属盐与硅源、铝源一起配制成混合水溶液；加入结构导向剂，使过渡金属盐水解；加入模板剂，进行水热晶化；通过焙烧除去体系中的无机盐和有机物。

8.根据权利要求7所述的制备非均相催化剂的方法，其特征在于：所述过渡金属盐为铜、钴或铁的硝酸盐、磷酸盐、醋酸盐或柠檬酸盐；所述硅源为正硅酸乙酯、硅溶胶或白炭黑；所述铝源为异丙醇铝、硫酸铝或三异丙氧基铝；所述结构导向剂为四丙基氢氧化铵(TPAOH)；所述模板剂为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)。

9.根据权利要求7所述的制备非均相催化剂的方法，其特征在于：过渡金属盐与铝源中的铝的摩尔比为1:1～4:1；硅源中的硅与铝源中的铝的摩尔比为50:1～75:1；结构导向剂与硅的摩尔比为0.12:1～0.30:1；模板剂与硅的摩尔比为2.8:1～8.4:1。

10.根据权利要求7所述的制备非均相催化剂的方法，其特征在于：使过渡金属盐水解的温度为5～15℃；进行水热晶化的温度为140～160℃；所述焙烧温度为550～700℃。

11.根据权利要求6所述的制备非均相催化剂的方法，其特征在于：所述离子交换法是将多级孔沸石材料分散于过渡金属盐的水溶液中，然后进行离子交换反应3～5次，每次交换5～6小时；离子交换结束，通过焙烧除去体系中的无机盐，即得所述非均相催化剂。

12.根据权利要求11所述的制备非均相催化剂的方法，其特征在于：进行离子交换反应的温度为60～100℃；所述焙烧温度为550～700℃。

13.根据权利要求11所述的制备非均相催化剂的方法，其特征在于：所述过渡金属盐为铜、钴或铁的硝酸盐、磷酸盐、醋酸盐或柠檬酸盐。

14.一种权利要求1所述的非均相催化剂的应用，其特征在于：用作催化剂催化含C-H官能团的有机物的选择性氧化反应。

15.根据权利要求14所述的非均相催化剂的应用，其特征在于：用作催化剂催化环已烷选择性氧化为环已醇或环已酮。

16.根据权利要求15所述的非均相催化剂的应用，其特征在于，将所述非均相催化剂用于催化环已烷选择性氧化反应的操作如下：将所述非均相催化剂溶于有机溶剂中，加入环己烷，搅拌，加热至反应体系温度为50～80℃，加入氧化剂，在含有冷凝回流装置的设备中进行催化反应。

17.根据权利要求16所述的非均相催化剂的应用，其特征在于：所述有机溶剂为乙腈或丙酮，所述氧化剂为双氧水。

18.根据权利要求16所述的非均相催化剂的应用，其特征在于：所述非均相催化剂的加入量要使其在反应体系中的质量浓度为5～10g/L；所述环已烷的加入量要使其在反应体系中的摩尔浓度为1～2mol/L；所述氧化剂的加入量要使其在反应体系中的摩尔浓度为05～2mol/L。