[发明专利]一种掺氟水滑石材料负载金属基催化剂及制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种掺氟水滑石材料负载金属基催化剂及制备方法及应用，包括如下步骤：(1)将二价金属盐和三价金属盐加入二氧化硅混合液中搅拌，再依次加入氟化物和沉淀剂，搅拌，水热反应，得到沉淀物，洗涤、干燥，得白色粉末；(2)放入氢氧化钠水溶液中搅拌，抽滤、洗涤、沉淀物干燥、焙烧，得到掺氟水滑石材料；(3)将掺氟水滑石材料浸于第一种活性金属盐水溶液中，浸渍，取出，干燥，焙烧，得中间产物；(4)将中间产物浸于第二种活性金属盐水溶液中，浸渍，取出，干燥，焙烧，得掺氟水滑石材料负载金属基催化剂，本发明方法简单，成本低，无二次污染。应用于异丁烷脱氢时，表现出高的活性和选择性。

技术领域

本发明涉及到一种催化剂及制备方法，具体特别是涉及一种掺氟水滑石材料负载金属基催化剂及制备方法及应用。

背景技术

随着全球日益增长的烯烃需求量，低碳烷烃催化转化制备烯烃已经成为石油化工领域的研究热点。例如乙烯、丙烯、异丁烯等低碳烯烃是现代化工中重要的基础原料，合成橡胶、合成塑料等大宗化工品的生产都是离不开烯烃的，并且其需求量是不断增加的。在我国，低碳烷烃(C2-C4)的价格低廉、来源广泛，主要用作燃料，资源浪费严重。异丁烯是生产甲基叔丁基醚、丁基橡胶、聚异丁烯和甲基丙烯酸甲酯的原料和提升汽油辛烷值的添加剂，使其在石化产业链的发展中占有重要的战略地位。而异丁烷脱氢生产异丁烯不但可以解决了异丁烯稀缺问题，同时可提高C4资源利用率和附加值，而且可以为C4深加工企业提供廉价可靠的氢气来源。

水滑石型化合物是一类由正电荷的层板和带负电荷的阴离子层间填充所构成的层状化合物，由于其独特的结构和化学组成的可调变使水滑石型化合物具有一些特殊的性质，主要可表现为层板金属元素相互分散性、组成比例可调性、拓扑转变性、热稳定性与结构记忆性。水滑石的拓扑转变性可使其能够在氧化气氛和/或还原气氛下经过焙烧转变为高分散负载型金属氧化物或金属催化剂。

现有的催化剂活性不高，失活快，反应周期短，在高温环境下容易失活，稳定性、活性以及选择性不能满足现在的需求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种掺氟水滑石材料负载金属基催化剂。

本发明的第二个目的是提供一种掺氟水滑石材料负载金属基催化剂的制备方法。

本发明的第三个目的是提供一种掺氟水滑石材料负载金属基催化剂的应用。

本发明的技术方案概述如下：

一种掺氟水滑石材料负载金属基催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将二氧化硅加入水中，得二氧化硅混合液；将二价金属盐和三价金属盐加入所述二氧化硅混合液中搅拌20-40分钟，再依次加入氟化物和沉淀剂，搅拌均匀，进行水热反应，得到沉淀物，抽滤，去离子水洗涤、干燥，得到白色粉末；

二氧化硅，水，二价金属盐，三价金属盐，氟化物和沉淀剂的摩尔比为(0.5-3):(700-1200):(1～8):1:(1-6):(5-20)；

(2)将所述白色粉末放入氢氧化钠水溶液中搅拌4-20小时，抽滤、洗涤、沉淀物干燥、焙烧，得到掺氟水滑石材料；

(3)将所述掺氟水滑石材料浸于第一种活性金属盐水溶液中，浸渍，取出，干燥，焙烧，得到中间产物；

(4)将所述中间产物浸于第二种活性金属盐水溶液中，浸渍，取出，干燥，焙烧，得到掺氟水滑石材料负载金属基催化剂，第一种活性金属盐与第二种活性金属盐不同。

优选地，步骤(1)中水热反应的温度为80-180℃，水热反应时间为8-48小时。

二价金属盐优选为硝酸镁，硝酸锌，硝酸钴，硝酸铜，硝酸亚铁，氯化镁，氯化锌，氯化钴，氯化亚铁，硫酸镁，硫酸锌，硫酸钴，硫酸铜或硫酸亚铁；所述三价金属盐为硝酸铝，硝酸铁，氯化铝，氯化铁，硫酸铝或硫酸铁。