[发明专利]一种表面处理的铝合金催化剂的制备及其应用

说明书

本发明涉及一种表面处理的铝合金催化剂的制备及其应用。表面处理分为表面碱处理和表面酸处理，表面碱处理的铝合金催化剂的成分为铝、铜、钴，其摩尔配比为：Al_xCu_yCo_100‑x‑y，x值为50～70，y值为10～(90‑x)，所用NaOH溶液的质量分数为0.1％～20％；表面酸处理的铝合金催化剂的成分为铝、铜、铬，其摩尔配比为：Al_xCu_yCr_100‑x‑y，x值为30～70，y值为10～(90‑x)，所用HNO₃溶液的质量分数为1％～5％。表面处理的铝合金催化剂的原料廉价易得，整体制备工艺简单，用于催化环己烯氧化反应中，其反应条件温和，对环境友好，并且通过调节铝合金中的组分、配比以及表面处理溶液的浓度，能够有效地提高环己烯的转化率或者产物2‑环己烯‑1‑酮的选择性。

技术领域

本发明涉及一种表面处理的铝合金催化剂的制备及其应用。

背景技术

环己烯氧化是使烯烃碳氢化合物转化为环氧化合物、醇、酮、羧酸、醛等含氧衍生物的重要反应，得到的含氧衍生物作为有机化工中间体，可以应用于农药、医药、香料、表面活性剂和高分子材料等精细化工领域，例如2-环己烯-1-酮、2-环己烯-1-醇、环氧环己烷、己二酸等产物可用于生产香水、尼龙-66和医药等。目前环己烯氧化的氧化剂主要是氧气、过氧化氢和叔丁基过氧化氢，其中由于氧气廉价易得被广泛使用。在2017年公开的中国专利CN107051562A和CN104226313B中，分别制备了石墨烯基碳酸钴催化剂和化学镀铜催化剂用于催化环己烯氧化，但是整体的制备方法复杂，成本较高，因此在开发新型催化剂时，应该首先考虑成本低廉的合成原料以及简单易行的制备方法。

金属铝合金由于密度小、抗腐蚀、导电导热性好，主要作为金属结构材料用于航空、航天、汽车、机械等领域。然而在一些特殊组成和配比的铝合金中，能够形成金属间化合物，由于其特殊的电子结构和价键组成，金属间化合物具有明显的室温脆性，这时铝合金可以轻易粉碎为颗粒，通过表面处理，暴露出大量的活性位点，可以作为催化功能材料使用。迄今为止，国内外并没有表面处理后的金属铝合金作为催化材料用于催化环己烯氧化的报道。本发明通过对部分铝合金表面进行简单的酸碱处理，使其具有良好的催化环己烯氧化的活性，扩宽了部分铝合金的应用领域，实现了部分铝合金催化功能化利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种表面处理的铝合金催化剂的制备方法及其在催化环己烯氧化中的应用。

本发明提供一种表面处理的铝合金催化剂的制备方法，条件和步骤如下：

1，表面碱处理的铝合金催化剂的制备。(1)将铝、铜、钴金属原料按照一定的摩尔配比称量得到10g的混合物，放置于真空电弧炉的铜床上，对电弧炉的腔体抽真空，再通入氩气，反复抽真空和通氩气3次，最后维持腔体内氩气的压力为0.01～0.04MPa。采用高温氩弧加热熔化铜床上的金属原料混合物，电流为50～200A，熔炼2分钟后切断电流，在循环水冷却作用下形成铝合金铸块，翻转铝合金铸块，再次重复上述过程进行熔炼冷却。取出铝合金铸块，打磨表面，粉碎，筛分得到500目以上的铝合金颗粒。铝、铜、钴合金的摩尔配比为：Al_xCu_yCo_100-x-y，x值为50～70，y值为10～(90-x)。(2)将上述制备好的质量为100～200mg的Al_xCu_yCo_100-x-y合金颗粒放入到200ml的圆底烧瓶中，加入50g质量分数为0.1％～20％的NaOH溶液，把圆底烧瓶放入35℃的恒温水浴中，温度稳定后搅拌1～3小时。随后进行离心分离，对固体颗粒用无水乙醇反复洗涤离心3次，然后在室温下自然晾干8小时，得到表面碱处理的Al_xCu_yCo_100-x-y合金催化剂。