[发明专利]介孔铬铝复合氧化物催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种介孔铬铝复合氧化物催化剂的制备方法，包括：将铝盐和助剂溶解于溶剂中，加入经真空处理的含铬前驱体，搅拌至溶剂挥发，得到第一前驱体；将所述第一前驱体干燥后焙烧，制得介孔铬铝复合氧化物催化剂。本发明以大比表面积的含铬前驱体，如铬基金属有机骨架材料为分子容器和铬前驱体来制备介孔铬铝复合氧化物催化剂，活性组分与载体相互作用更强，抑制了反应过程中活性组分的聚集和流失，介孔铬铝复合氧化物催化剂具有介孔结构、大的比表面积和较窄的介孔孔道分布，特别适合于C3‑C4烷烃脱氢反应生成相应的烯烃，丙烷或异丁烷转化率和丙烯或异丁烯选择性分别可达37‑55％和85‑97％，具有较高的选择性和再生稳定性。

技术领域

本发明属于催化技术领域，具体涉及一种介孔铬铝复合氧化物催化剂及其制备方法，以及其在低碳烷烃(C3-C4)脱氢反应中的应用。

背景技术

低碳烷烃脱氢制备低碳烯烃是一种重要的工业生产过程，该过程是吸热反应，因此需要相对较高的反应温度，但是高温往往会导致裂解、加成和积碳等多种副反应，反应体系和产物复杂，烯烃选择性较差。因此如何研制具有高活性、高选择性和高稳定性的催化剂是烷烃脱氢技术的关键。目前烷烃脱氢催化剂主要分两大类：贵金属Pt催化剂和非贵金属Cr催化剂。相比之下，Cr系催化剂生产成本低。到目前为止，有关Cr系催化剂在烷烃脱氢反应中有较多的文献报道和专利申请。该催化剂通常以铬为活性组分、氧化铝做载体和碱金属改性制备而成。催化剂表面铬物种的具体形态与载体种类、铬负载量和制备条件等息息相关，同时其性质决定了催化活性和选择性。目前文献报道的制备方法有浸渍法、共沉淀法、溶胶凝胶法和挥发自组装法等。

例如，CN1668555A公开了一种浸渍法制备的含有氧化铝、氧化铬、氧化锂和氧化钠的脱氢催化剂。

又例如，CN101940922B公开了一种以铬为活性组分，以碱金属为助剂，以铬氧化铝为载体的低碳烷烃脱氢催化剂及其制备方法。该催化剂的制备过程是将部分铬盐预先负载到扩孔剂上，然后与氢氧化铝等混合挤条成型，经干燥焙烧等制成含铬载体，最后将剩余的铬盐与助剂通过浸渍法负载到载体上制成脱氢催化剂。用此方法制备的催化剂的强度较低，耐磨性能不好。

尽管研究者对于该催化剂体系的开发已做出了很大的努力，但还有很大空间来提高催化活性和烯烃的选择性。

金属有机骨架材料(MOFs)作为一种新颖的多孔材料，具有可调控性、大比表面积、高孔隙率、有序孔道和较高的稳定性等特点。这些特点使其可以作为理想的制备其它多孔材料的分子容器。文献中有报道用MOFs作为分子容器制备纳米材料，比如纳米多孔炭材料、金属纳米簇、金属氢化物和金属氧化物纳米粒子等，这些材料在气体吸附、电化学和催化等领域表现出了优异的性能。因此，如何采用MOFs来提高催化剂的催化活性和烯烃的选择性，成为了应着重研究的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种介孔铬铝复合氧化物催化剂及其制备方法与应用，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种介孔铬铝复合氧化物催化剂的制备方法，包括：

将铝盐和助剂溶解于溶剂中，加入经真空处理的含铬前驱体，搅拌至溶剂挥发，得到第一前驱体；

将所述第一前驱体干燥后焙烧，制得介孔铬铝复合氧化物催化剂。

本发明实施例还提供了一种由前述方法制备的介孔铬铝复合氧化物催化剂。

本发明实施例还提供了前述的介孔铬铝复合氧化物催化剂于低碳烷烃催化脱氢制备相应烯烃中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：