[发明专利]钴基单原子脱氢催化剂及利用该催化剂由链烷烃制备相应的烯烃的方法

权利要求书

1.一种制备单原子形式的钴基催化剂的方法，其包括以下步骤：

a)制备含二氧化硅的水分散体；

b)使碱金属的盐溶解在所述含二氧化硅的水分散体中，从而制备碱处理的二氧化硅的水分散体；

c)在所述碱处理的二氧化硅的水分散体中添加碱成分，以将pH调节为至少10，从而制备经pH调节的碱处理的二氧化硅的水分散体，其中，至少一部分碱金属离子静电吸附在二氧化硅的表面上；

d)单独制备具有3+的氧化值的钴前体的水溶液，并添加碱成分，以将pH调节为至少10，从而制备经pH调节的钴前体水溶液；

e)将所述经pH调节的碱处理的二氧化硅的水分散体和所述经pH调节的钴前体水溶液进行组合，从而制备至少一部分具有3+的氧化值的钴离子静电吸附在吸附有所述碱金属离子的二氧化硅的表面上的水分散体；

f)从吸附有所述碱金属离子和钴离子的二氧化硅的水分散体中去除未吸附在二氧化硅的表面的碱金属和钴；

g)对所述步骤f)中获得的吸附有所述碱金属离子和钴离子的二氧化硅进行热处理，

其中，所述钴基催化剂中具有2+的氧化值的钴和具有1+的氧化值的碱金属分别以孤立的单原子形式存在于二氧化硅上，并且所述具有2+的氧化值的钴在二氧化硅的表面上存在的三元硅氧烷环上形成四面体结构并配位。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二氧化硅是无定形二氧化硅。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a)中制备的含二氧化硅的水分散体中的二氧化硅的含量为1-30重量％的范围。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碱金属是选自钠(Na)、钾(K)和铯(Cs)中的至少一种，并且所述碱金属的盐是选自碱金属的氢氧化物、硝酸盐、氯化物、碳酸盐和硫酸盐中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以水分散体中的二氧化硅的重量为基准，所述步骤b)中的碱金属的盐为0.001-3重量％的范围。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤c)中的碱成分是含铵的碱。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤d)中的钴前体是包含具有3+的氧化值的钴(Co(III))配离子的前体，并且所述钴前体水溶液中的钴前体的浓度为0.1-20重量％的范围。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，作为所述钴前体，直接使用Co(NH₃)₆Cl₃，或者使用包含钴配离子的前体，所述包含钴配离子的前体是将选自Co(NO₃)₂、CoCl₂和Co(acac)₃中的至少一种钴化合物用氨水处理后过滤而获得。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调节所述步骤e)中的经pH调节的钴前体水溶液和经pH调节的碱处理的二氧化硅的水分散体的混合比，使得以二氧化硅的重量为基准的钴前体为1-20重量％。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热处理在含氧气的气氛和250-1000℃的温度条件下进行。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在所述步骤g)之前在50-150℃下对吸附有所述碱金属离子和钴离子的二氧化硅进行干燥的步骤，干燥后的钴离子的氧化值为2+。