[发明专利]一种铝酸锌包覆的氟化铝催化剂及其应用

说明书

本发明涉及一种铝酸锌包覆的氟化铝催化剂及其应用。它是采用包覆法制备得到铝酸锌包覆的氟化铝催化剂，并将其应用在1,1,1,2‑四氟乙烷裂解制备三氟乙烯中。将硝酸锌、硝酸铝与氟化铝在溶液中混合，搅拌均匀，再放置于马弗炉中进行焙烧处理，即得铝酸锌包覆的氟化铝催化剂。该方法合成的氟化铝催化剂在1,1,1,2‑四氟乙烷裂解制备三氟乙烯反应中具有较高的催化活性和良好的稳定性，催化剂制备工艺简单，操作步骤少，设备要求低，效率高，重复性良好。

本发明属于金属氟化物催化剂制备技术领域，具体涉及一种铝酸锌包覆的氟化铝催化剂及其制备方法和应用，该催化剂的制备采用包覆法，并将其应用于1,1,1,2-四氟乙烷裂解制备三氟乙烯。

背景技术

氟氯烃（CFCS）是工业上非常重要的一类化合物，其在作制冷剂、清洗剂、发泡剂、气雾剂、气雾推进剂等诸多领域有着广泛的应用。其中自20世纪以来HFC-134a作为制冷剂应用的最为广泛，但是氟氯烃非常的稳定，并且对大气臭氧层产生严重的破坏作用，同时是一种温室气体，严重危害着人类身体健康和生存环境，因此，HFC-134a的使用逐渐被其他制冷剂取代。HFC-134a的限制使用造成其生产过剩，三氟乙稀是HFC-134a脱HF的产物，是合成性能优异的含氟树脂、精细化学品以及功能型的高分子氟聚合物的重要高分子基础结构单元。HFC-134a的脱HF反应在较强Lewis酸位上进行，其中具有此强度Lewis酸位的催化剂中应用最广泛的为氟化铝。

氟化铝是金属氟化物中最具代表性的一类无机材料，不仅作为融盐被广泛用于电解制备铝的生产中，同时也是作为光学玻璃组件的理想材料，此外，氟化铝在工业催化领域中占有举足轻重的地位，由于其较强的Lewis酸性以及可以在含有HF的气氛中存在的优点，在氟氯烃氟氯交换、脱氟化氢多种反应体系中有着广泛的应用，并且是目前氟化工行业研究的热点。

目前，关于氟化铝催化剂的制备方法大多涉及氢氟酸或含氟烃的氟化过程。CN106256429A描述了一种高比表面积氟化铝催化剂，其制备路线为先将含HF的乙醚和/或醇溶液与有机铝溶液中反应，产物干燥后得到前驱体，再采用氢氟烃三段式升温氟化前驱体制得催化剂。其制备工艺烦琐，产生有机废液，污染环境。同样，CN105597795A中通过采用氢氟酸等氟化铝源和有机醇相的方法制备纳米氟化铝，工序繁琐。CN106277004A叙述了将氢氧化铝分别与氢氟酸和氟硅酸反应制备氟化铝催化剂，该工艺需要严格控制溶液温度，制备条件苛刻，且装置难得。而采用无水溶胶-凝胶氟化法（Kemnitz E,Angewandte ChemieInternational Edition，2003, 42(35): 4251-4254）是以价格昂贵的有机金属为金属源和无水的有机溶剂为氟源，且此法必须在无水条件下操作，过程复杂，难以适用工业生产。

基于包覆法制备金属氟化物并不常见，而制备铝酸锌包覆氟化铝更是未见报道。本发明采用溶液混合，搅拌均匀，再进行焙烧处理一制备铝酸锌包覆氟化铝催化剂。本发明采用包覆法，铝盐和锌盐在焙烧过程中生成的氧化铝和氧化锌会自动形成固溶体铝酸锌，作为包覆物用于包覆氟化铝，再只需要经过一步焙烧得到氟化铝催化剂，该方法工艺过程简单、制备周期短、制备效率高、有机废液少，符合绿色环保要求；。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种铝酸锌包覆的氟化铝催化剂及其制备方法和应用，该催化剂的制备采用包覆法，该方法工艺过程简单，制备周期短，制备效率高，有机废液少，绿色环保；并将得到的催化剂用于催化1,1,1,2-四氟乙烷裂解制备三氟乙烯，所制备的氟化铝催化剂为核壳结构，能有效的抑制反应过程中氟化铝晶粒尺寸的快速增长而使其催化活性降低，具有较高的催化活性和良好的稳定性。

所述的一种铝酸锌包覆的氟化铝催化剂，其特征在于取锌盐、铝盐、氟化铝粉末置于含有表面活性剂水溶液的烧杯中，25～80℃搅拌均匀，再放置于马弗炉中进行焙烧处理，冷却后即得铝酸锌包覆的氟化铝催化剂。

所述的一种铝酸锌包覆的氟化铝催化剂，其特征在于锌盐为硝酸锌、氯化锌、硫酸锌或醋酸锌，铝盐为硝酸铝、氯化铝、硫酸铝或醋酸铝。