[发明专利]一种复合金属氧化物催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种复合金属氧化物催化剂，它以SiO₂为载体，含有由下列通式(1)表示的活性组分：Mo₁V_aSb_bNb_cM_dN_eO_n(1)，式(1)中，M为Cr、Co、Mn或Ni中的至少一种；N为Cs、Ca、Sr或Ba中的至少一种；a、b、c、d和e分别表示钒(V)、锑(Sb)、铌(Nb)、M和N元素相对于钼(Mo)元素的摩尔比值，且各自取值如下：0.1≤a≤1.0，0.1≤b≤1.0，0.01≤c≤0.50，0.00001≤d≤0.00200，0.00001≤e≤0.00200，n为满足其它元素化合价所需的氧原子总数。本发明所述的催化剂在饱和烷烃氨氧化反应中，丙烯腈选择性高，且催化剂合成的重复性较好。

技术领域

本发明涉及一种工业催化剂，具体涉及一种复合金属氧化物催化剂，尤其涉及用于饱和烷烃氨氧化制取不饱和腈的复合金属氧化物催化剂，及其制备方法。

背景技术

丙烷氨氧化合成丙烯腈催化剂主要有三大类。第一类是钼酸盐催化剂，主要包括Mo-Bi和Mo-V两大类催化剂。Mo-Bi类催化剂最早是用于丙烯氨氧化合成丙烯腈，经过改进后用于丙烷氨氧化合成丙烯腈，但是选择性不高，为50～67％。Mo-V系催化剂以Mo-V-Nb-Te为主，是近些年研究的热点。目前该催化剂能获得60％以上的丙烯腈收率。

第二类是锑酸盐催化剂，主要是V-Sb、Fe-Sb和Ga-Sb复合金属氧化物。这类催化剂的主要活性组分是α-Sb₂O₄和具有金红石结构的VSbO₄、CrSbO₄、FeSbO₄及GaSbO₄。此类催化剂的最高丙烯腈收率可达59％。

第三类催化剂是钒铝氧氮化物，其通式为VAl_xO_yN_zH_n。这类催化剂虽然丙烯腈选择性和收率不高，但是丙烯腈时空收率远高于上述两类催化剂，因此，该类催化剂是一种具有发展前景的催化剂体系。

丙烷氨氧化反应中，丙烷活化脱氢是决定整个催化反应速率的关键步骤，因此，我们考虑通过加入能够促进丙烷脱氢反应的元素，如Cr、Ni、Co、Mn等，以加速丙烷的脱氢反应。此外，产物丙烯腈的选择性，也是降低丙烯腈生产中丙烷单耗的决定性因素。通过加入碱和碱土金属元素，为催化剂提供适当的碱性，能够提高目标产物丙烯腈的选择性，降低氢氰酸的选择性，同时也降低后处理的难度。

发明内容

本发明的目的主要是提高丙烷氨氧化反应中丙烯腈的选择性和催化剂合成的重复性，为丙烯腈的生产提供一种高选择性，且制备重复性好的丙烷氨氧化催化剂。

本发明采用的技术方案如下：

提供一种复合金属氧化物催化剂，它以SiO₂为载体，含有由下列通式(1)表示的活性组分：

Mo₁V_aSb_bNb_cM_dN_eO_n (1)

式(1)中，M为Cr、Co、Mn或Ni中的至少一种；N为Cs、Ca、Sr或Ba中的至少一种；a、b、c、d和e分别表示钒(V)、锑(Sb)、铌(Nb)、M和N元素相对于钼(Mo)元素的摩尔比值，且各自取值如下：0.1≤a≤1.0，0.1≤b≤1.0，0.01≤c≤0.50，0.00001≤d≤0.00200，0.00001≤e≤0.00200，n为满足其它元素化合价所需的氧原子总数。