[发明专利]用于甲烷直接制乙烯的多级孔催化剂及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种用于甲烷直接制乙烯的多级孔催化剂，该催化剂以具有三维有序多级孔道的SiO₂为载体，将Mn(NO₃)₂和Na₂WO₄负载到载体上焙烧得到；以Mn(NO₃)₂、Na₂WO₄和载体的总质量计，Mn(NO₃)₂和Na₂WO₄的质量百分含量和为5％-20％，Mn(NO₃)₂与Na₂WO₄的质量比为0.45-2.5:1；

其中，所述具有三维有序多级孔道的SiO₂为具有三维有序大孔-介孔结构的SiO₂；

其中，所述三维有序大孔-介孔结构的SiO₂通过下述方法制备得到：使用硅源、大孔模板剂和介孔模板剂通过挥发自组装的方法合成SiO₂前驱体，经干燥、焙烧后得到所述三维有序大孔-介孔SiO₂载体；所述大孔模板剂为聚甲基丙烯酸甲酯；所述介孔模板剂为聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物。

2.根据权利要求1所述的催化剂，其中，所述三维有序大孔-介孔结构的SiO₂的大孔的平均孔径为180nm。

3.根据权利要求1所述的催化剂，其中，所述三维有序大孔-介孔结构的SiO₂的介孔的平均孔径为5nm。

4.根据权利要求1所述的催化剂，其中，所述三维有序大孔-介孔结构的SiO₂的孔壁厚度为7nm。

5.根据权利要求1所述的催化剂，其中，所述三维有序大孔-介孔结构的SiO₂的比表面积为300m²·g^-1。

6.根据权利要求1所述的催化剂，其中，三维有序大孔-介孔结构的SiO₂通过下述方法制备得到：将介孔模板剂、硅源、盐酸和乙醇混合并经加热搅拌得混合物A，向混合物A中加入大孔模板剂经挥发合成SiO₂前驱体，SiO₂前驱体经干燥、不低于600℃焙烧得到所述三维有序大孔-介孔SiO₂载体。

7.根据权利要求1-6任一项所述的催化剂，其中，所述载体使用包括正硅酸丁酯、硅酸四乙酯和四氯化硅中的至少一种作为硅源制备得到。

8.根据权利要求1或6所述的催化剂，其中，所述聚甲基丙烯酸甲酯通过下述方法制备得到：将单体甲基丙烯酸甲酯进行无皂乳液聚合反应，反应得到的乳液纯化除去未反应的单体和杂质后干燥得到所述大孔模板剂聚甲基丙烯酸甲酯。

9.根据权利要求8所述的催化剂，其中，所述将单体甲基丙烯酸甲酯进行无皂乳液聚合反应通过下述方式实现：将甲基丙烯酸甲酯溶于水中加入连二亚硫酸钾，在惰性气氛下反应从而实现甲基丙烯酸甲酯的无皂乳液聚合。

10.根据权利要求9所述的催化剂，其中，在惰性气氛下反应的温度为60-80℃。

11.权利要求1-10任一项所述的用于甲烷直接制乙烯的多级孔催化剂的制备方法，其中，该制备方法包括：

将Mn(NO₃)₂和Na₂WO₄浸渍到载体三维有序多级孔道的SiO₂上，经干燥、400-600℃第一次焙烧、850-1000℃第二次焙烧得到所述催化剂。