[发明专利]一种钴硅氧化物材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于催化剂技术领域，尤其涉及一种钴硅氧化物材料及其制备方法和应用。本发明提供了一种钴硅氧化物材料，包括硅氧化物和氧化钴；所述硅氧化物具有多孔结构，所述氧化钴负载于所述硅氧化物的孔道表面；所述氧化钴为CoO_x，1≤x≤1.5。本发明钴硅氧化物材料以具有多孔结构的硅氧化物为骨架，负载于硅氧化物孔道表面的氧化钴为活性中心，实验结果表明，该钴硅氧化物材料作为环己烷氧化催化剂时，催化活性高，环己烷催化氧化的反应条件温和，环己醇与环己酮的产率高，选择性高，稳定性高，后处理简单，无污染。并且，该钴硅氧化物材料容易通过简单离心回收利用，可以多次循环使用并持续保持高催化活性。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，尤其涉及一种钴硅氧化物材料及其制备方法和应用。

背景技术

催化活化氧化环己烷反应是一个化学工业中非常重要的反应，其产物主要包括环己酮、环己醇和己二酸。环己酮和环己醇(K-A油)是生产尼龙-6与尼龙-66的重要原料，而己二酸是生产聚氨酯橡胶和聚酰胺的重要原料。当前，世界上90％以上的K-A油是通过氧气氧化环己烷制备。然而，由于饱和烷烃的碳氢键十分稳定，需要在高温高压条件下才能被活化氧化。在工业生产中，一般使用钴盐为均相催化剂，以环己烷为原料，以氧气为氧化剂，在高温高压(150～180℃、1.6MPa)条件下，氧化制备环己醇、环己酮。其中，环己烷的转化率和选择性较低。由于是在高温高压条件下催化反应，环己烷容易被过度氧化、结焦和脱碳，造成目标产物原子利用率低，能耗大，并且危险性大。无论从工业能耗的角度，还是从绿色化学的角度，亟需发展新型环己烷氧化催化剂，用于降低反应条件，提高反应物转化率与产物选择性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种钴硅氧化物材料及其制备方法和应用，用于解决采用现有环己烷氧化催化剂，环己烷催化氧化的反应条件较高，反应物转化率和产物选择性较低的问题。

本发明的具体技术方案如下：

一种钴硅氧化物材料，包括硅氧化物和氧化钴；

所述硅氧化物具有多孔结构，所述氧化钴负载于所述硅氧化物的孔道表面；

所述氧化钴为CoO_x，1≤x≤1.5。

本发明钴硅氧化物材料以具有多孔结构的硅氧化物为骨架，负载于硅氧化物孔道表面的氧化钴为活性中心，实验结果表明，该钴硅氧化物材料作为环己烷氧化催化剂时，催化活性高，环己烷催化氧化的反应条件温和，环己醇与环己酮的产率高，选择性高，稳定性高，后处理简单，无污染。并且，该钴硅氧化物材料容易通过简单离心回收利用，可以多次循环使用并持续保持高催化活性。

优选的，所述钴硅氧化物材料的比表面积为30～500m²g^-1，更优选为300～450m²g^-1；

所述钴硅氧化物材料的微孔比表面积为1～10m²g^-1，更优选为5～9m²g^-1；

所述钴硅氧化物材料的孔径为2.5nm～5.0nm，更优选为3.0nm～4.0nm。

优选的，所述硅氧化物与所述氧化钴的质量比为1～20：1～20，更优选为1～5：1～10，进一步优选为2：3；

本发明还提供了一种钴硅氧化物材料的制备方法，包括以下步骤：

a)将硅源、有机配体、酸碱调节剂和去离子水混合后，加入钴源，搅拌后在敞开条件下进行第一加热老化，得到凝胶；

b)将所述凝胶在封闭条件下进行第二加热老化后，在流动气氛下进行焙烧，得到钴硅氧化物材料。