[发明专利]钼基催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种钼基催化剂，包括活性组分钼和载体，所述活性组分钼以单质Mo和MoO_x的形式存在，其中0x≤3，所述载体为金属氧化物，表面具有氧空位，所述活性组分钼中的单质Mo与所述氧空位结合，形成Mo‑[O]‑M结构，其中[O]代表所述氧空位，M为所述载体中的金属元素，所述活性组分钼呈纳米颗粒状分布于所述载体表面。本发明进一步涉及所述钼基催化剂或所述制备方法得到的钼基催化剂在醇和烃类物质的氧化反应中的应用。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，特别是涉及一种钼基催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

钼基催化剂在丙烯氧化以及氨氧化反应中是一种典型的催化剂，此外还应用于一些烃类的氧化脱氢反应。由于氧化反应多数放热明显，导致反应过程中催化剂床层热点温度过高，易造成活性中心的团聚和流失，最终导致催化剂逐渐失活且再生困难。

钼基催化剂分为非负载型和负载型催化剂，非负载型催化剂活性成分容易团聚，稳定性差。目前的钼基催化剂多为负载型催化剂，传统负载型催化剂的制备方法包括浸渍法、混捏法、共沉淀法、离子交换法等，目前工业上较多地使用浸渍法和混捏法。混捏法是早期的催化剂制备方法，该方法是将金属及助剂组分化合物、载体粉末与黏结剂混合在一起，然后经捏合、成型、烘干和焙烧制得催化剂。该方法优点是制备过程简单，但缺点是活性金属组分分散性差。浸渍法是目前制备负载型催化剂最常用的方法，该方法先制备载体，然后将含有活性组分的溶液浸渍负载在载体上，最后经干燥、焙烧等步骤制得催化剂。该方法所制备催化剂上金属分散性相对较好，但活性金属组分与载体间相互作用较弱，仍然存在活性组分高温易聚集烧结等缺点。

发明内容

基于此，有必要针对催化剂活性成分易团聚和流失的问题，提供一种钼基催化剂及其制备方法和应用。

本发明提供一种钼基催化剂，包括活性组分钼和载体，所述活性组分钼以单质Mo和MoO_x的形式存在，其中0x≤3，所述载体为金属氧化物，表面具有氧空位，所述活性组分钼中的单质Mo与所述氧空位结合，形成Mo-[O]-M结构，其中[O]代表所述氧空位，M为所述载体中的金属元素，所述活性组分钼呈纳米颗粒状分布于所述载体表面。

在其中一个实施例中，所述活性组分钼的粒径小于等于5nm。

在其中一个实施例中，所述活性组分钼的粒径小于等于1nm。

在其中一个实施例中，所述活性组分钼的存在形式中单质Mo的含量为60％至100％。

在其中一个实施例中，所述载体包括第一载体，所述第一载体包括Ti、Zr、Ce、V、Cr、Mn、Fe、Zn、Ga、Ge、Sn、Bi、Y、Nb、La、Re中的一种元素或多种元素的氧化物，优选的，所述第一载体包括Ti、Zr、Ce、Mn、Fe、Zn、Ga、Sn、Bi、La、Re中的一种或多种元素的氧化物。

在其中一个实施例中，所述载体包括所述第一载体和第二载体，所述第二载体包括Si、Al、Mg、Ca、B中的一种元素或多种元素的氧化物。

在其中一个实施例中，所述活性组分钼的负载量按质量百分数记为0.1％至50％。

本发明提供一种钼基催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将钼的前驱体负载在载体上并进行干燥，得到第一固体，所述载体为氧化物；

将所述第一固体置于惰性气体中进行第一次煅烧，得到第二固体；

将所述第二固体置于还原性气体中进行第二次煅烧，得到钼基催化剂。

在其中一个实施例中，所述第一次煅烧的步骤中，煅烧温度为600℃至1000℃，煅烧时间为0.1小时至12小时。

在其中一个实施例中，所述第二次煅烧的步骤中，煅烧温度为300℃至800℃，煅烧时间为0.1小时至24小时。