[发明专利]一种用于中试反应的纳米氧化物负载磷酸锂催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于中试反应的纳米氧化物负载磷酸锂催化剂的制备方法，包括如下步骤：首先将预处理的磷酸钠溶液、氢氧化锂溶液同时并流加入配有高速剪切机的超声波反应装置内混合反应，取得反应生成液Ⅰ；再经过第一次纯化处理，取得白色固体Ⅰ；接着进行焙烧处理得到作为催化剂前驱体的磷酸锂；然后采用浸渍法负载催化剂将纳米氧化物与磷酸锂的水溶液混合反应，取得反应生成液Ⅱ；再经过第二次纯化处理，取得白色固体Ⅱ；最后经过成型焙烧处理得到纳米氧化物负载磷酸锂催化剂。本发明的制备方法采用超声振荡与高速剪切相结合的方式合成、以及挤条成型制备负载型磷钨酸催化剂的方法，该方法工艺简单、成本低廉、产量高、催化活性高。

技术领域

本发明涉及无机非金属催化材料制备技术领域，具体地指一种用于中试反应的纳米氧化物负载磷酸锂催化剂的制备方法。

背景技术

磷酸锂是无色斜方结晶或白色结晶，与橄榄相似，由于没有放射性、光照短却光效长、成本低等优点，是生产彩色荧光粉的理想原料；在微型密电源方面，含氮磷酸锂薄膜是全固态薄膜锂池研究中应用最为广泛的电解质薄膜；在工业上作为催化剂，用于环氧丙烷异构化制烯丙醇[马卫华，中国专利CN103447056B]，另外还应用于气体敏感器、特种激光材玻璃[Popovic L.,Manoun B.,Nieuwoudt MK.,Comins JD.,Journal of RamanSpectroscopy,2003,34(1):77-83；Karthikeyan A.,Levasseur A.,Rao K.J.,VinatierP.,The Journal of Physical Chemistry B,1999,103(30):6185-6192]、陶瓷、光盘材料等行业。此外还可以制备锂离子二次电池的正极材料磷酸亚铁[Franger S.,Cras FL.,Bourbon C.,Electrochemical Solid-State Letter,2002,(5):231]。

磷酸锂催化剂在工业上用于环氧丙烷异构化制备烯丙醇的反应中。该催化剂首先公开于美国专利USP2426264，自此以后，国内外很多研究人员做了大量相关工作以期提高催化剂的选择性和转化率，工作主要集中于磷酸锂的制备工艺、助剂、负载化催化剂的制备工艺及方法等。美国专利USP5262371、USP5600033以及USP5292974均公开了一种环氧丙烷异构化过程及催化剂，催化剂是由磷酸锂和一种中性无机载体组成，磷酸锂是在强碱性溶液中制备的，无机载体包括活性炭、分子筛、二氧化硅、氧化铝以及硅铝复合氧化物等，在气相异构化反应中的转化率和目标产物选择性均较高。美国专利USP4342666公开了一种磷酸锂催化剂活性增强过程，专利中介绍了采用无机酸处理催化剂磷酸锂，可选用HCl、H₃PO₄和H₂SO₄等，调整溶液的pH为9-11，改进后的催化剂在异构化反应中底物的转化率达55％。美国专利USP4720598公开了一种用于环氧化合物异构化的碱性磷酸锂催化剂的制备过程，该专利采用喷射沉淀方法，提出一种含有弱酸、强碱的双功能催化剂在环氧化物异构化制备相应的烯醇的反应过程中有较好的稳定性。上述专利为了得到更为高效的固体催化剂，改变了不同PH值、不同焙烧温度和焙烧条件等处理条件，分别制备了氧化物、分子筛等为载体负载的磷酸锂，并将应用于催化环氧丙烷异构化反应，得到底物的转化率为55-78％，而烯丙醇的选择性在70-94％的范围内。但是上述专利公布的催化剂寿命均较短，一般单程寿命不超过200h，总在线寿命大多在500h，大大限制了其应用范围。