[发明专利]丙烷氧化催化剂的制备

说明书

相关申请的交叉参考

本申请案要求2012年9月28日提交的临时申请案第61/707,053号的优先权，所述申请案以全文引用的方式并入本文中。

背景技术

本发明涉及适用于丙烷氧化的金属氧化物催化剂的制备。

每年由丙烯产生数千吨丙烯酸和丙烯腈。丙烷与丙烯相比价格较低使得研发以丙烷作为起始物质的方法极具吸引力。因此，研发由丙烷产生良好产率的丙烯腈和丙烯酸的MoVTeNb混合金属氧化物催化剂并且已成为许多研究的目标。

在典型催化剂合成中，水可溶金属前驱体化合物溶解于水中，并且干燥所得混合物以形成金属化合物的固体前驱体混合物。前驱体在空气中加热至中等温度以分解和分离水、氨以及有机物，并且接着在惰性(无氧)氛围下加热至较高温度以形成混合金属氧化物催化剂。

Mo-V-Te-Nb-O系统为复杂的，其中可以动力学方式在制备最优催化剂所需的条件下获得多个相。一种斜方晶相，在文献中称为M1，具有Cs_0.7(Nb_2.7W_2.3)O₁₄结构。通常已确认这种相为活化丙烷所必需的。伪六边形相，称为M2，具有经过修改的六边形钨钨青铜(HTB)结构。除这些以外，许多制备方法还包括M₅O₁₄相。有时也可以见到具有式TeM₅O₁₆的共生钨青铜(ITB)相。因此，难以按商业规模制备仅具有M1相的材料。

鉴于当前技术未解决的问题，希望具有经过改良的用于制备MoVTeNb混合金属氧化物催化剂的方法。

发明内容

本发明涉及用于制备丙烷氧化催化剂的方法，所述方法包含：(a)制备催化剂前驱体；(b)在含氧气体中在低于330℃的温度下预先煅烧催化剂前驱体直到前驱体重量稳定，以便获得预先煅烧的前驱体；接着(c)煅烧所述预先煅烧的前驱体以获得催化剂。

我们意外发现延长在空气中在低于330℃的温度下的保持或“浸泡”时间可减少在煅烧期间的Te损失和不太需要的相M2的形成。因为Te为相对昂贵的金属，需要减少其损失以降低催化剂制造成本。需要减少相M2的形成以制备活性催化剂，因为相M2对丙烷氧化不具有活性。这种方法将引起形成较少的相M2是违反直觉的，因为较高含量的Te典型地产生较高含量的相M2。

具体实施方式

如本文所用，“一种(a或an)”、“所述”、“至少一种”以及“一或多种”可互换使用。术语“包含”、“包括”和其变化形式在这些术语在说明书和权利要求中出现时不具有限制意义。因此，例如，包括“一种”疏水性聚合物的粒子的水性组合物可解释为意谓组合物包括“一或多种”疏水性聚合物的粒子。

另外，在本文中，通过端点对数值范围进行的叙述包括所述范围内所包含的所有数字(例如1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等)。出于本发明的目的，应了解，与本领域的普通技术人员将了解一致，数值范围意欲包括且支撑所述范围内所包括的所有可能的子范围。例如，范围1至100意欲表达1.01至100、1至99.99、1.01至99.99、40至60、1至55等。

另外，在本文中，数值范围和/或数值的叙述(包括权利要求中的这类叙述)可解读为包括术语“约”。在这类情况下，术语“约”指与本文所述的那些数值范围和/或数值实质上相同的数值范围和/或数值。

除非所述相反或上下文暗示，否则所有份数和百分比是以重量计且所有测试方法为本申请案申请日期的现行方法。出于美国专利实务的目的，任何所参考专利、专利申请案或公开案的内容皆以全文引用的方式并入(或其等效美国版本如此以引用的方式并入)，尤其在此项技术中的定义(在与本发明特定提供的任何定义不一致的程度上)和常识的公开方面。

本发明的方法使用催化剂前驱体和含氧气体。

如本文所用的术语“含氧气体，”指包含0.01％至100％氧气的任何气体，包括例如空气。尽管含氧气体可为纯氧气，但通常使用含氧气体(如空气)成本更低且更实用。可使用含氧气体的混合物。

可通过所属领域的技术人员已知的方法制备催化剂前驱体。例如，可根据例如美国专利6,825,380中所描述的方法形成催化剂前驱体。