[发明专利]一种层状多金属氟化物催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种层状多金属氟化物催化剂的制备方法及其应用。所述层状金属氟化物催化剂的制备方法为：将多种金属硝酸盐在碱性条件下晶化得到层状多金属氢氧化物，将层状多金属氢氧化物至于特殊条件下经煅烧处理，即得到层状多金属氟化物催化剂。本发明中的层状多金属氟化物中每个金属组分达到层状均匀分散，因此具有强抗烧结、强抗积碳的特点，以其独特的结构特点在气相脱氟化氢领域展现出良好的催化活性。

技术领域

本发明属于一种层状多金属复合催化剂的制备方法，特别涉及一种层状多金属氟化物催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

层状双金属氢氧化物（水滑石，LDH）是一类具有类似水镁石Mg(OH)₂状结构的新型无机功能材料，其化学通式为[M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂]^x+(A^n-)_x/n·yH2O，其中，M²⁺和M³⁺为层板金属阳离子，被OH^-包围形成八面体晶胞单元，其通过边-边共享形成主体层板，其中M²⁺可以是 Zn²⁺、Mg²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺等二价金属离子；M³⁺可以是 Al³⁺、Cr³⁺、Fe³⁺、Y³⁺、Zr⁴⁺等三价金属离子；因此，金属阳离子均匀有序分散，在层板表面形成有丰富的羟基阵列结构。层状多金属氢氧化物（类水滑石）层板可以由三种及三种以上的二价和三价金属氢氧化物组成，可通过合理调控制备不同金属的多元水石。

含氟烷烃脱HF制备含氟烯烃最有效的的法为高温气相裂解法，其中固体L酸性位被认为是含氟烷烃裂解脱HF反应的活性中心。铬、镁、铝的氟化物是一种常见的固体酸材料，可以很有效的作为催化剂或催化剂载体应来用于氟氯交换、脱氯化氢、脱氟化氢反应等多种反应体系。但由于单组分的铬、镁、铝体系催化剂在催化反应中容易产生积碳和烧结等问题，从而导致催化剂失活，影响催化剂寿命。其中积碳失活主要是因为催化剂的整体酸结构没有进行有效的调控。

发明内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种层状多金属复合催化剂及其制备方法，并首次提出其在含氟烷烃气相脱HF上的应用。其中催化剂的制备方法简单，具有良好工业应用前景。

所述的一种层状多金属氟化物催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）在碱性物质存在下，多种金属硝酸盐发生晶化反应一定的时间，制得层状多金属氢氧化物；

2）将步骤1）所得的层状多金属氢氧化物与固体氟源按照一定的质量比机械混合后，放入马弗炉中，以速率为2℃/min升温至350~550℃，恒温煅烧处理3~6h，得到层状多金属氟化物催化剂；

3）或将步骤1）所得的层状多金属氢氧化物置于管式炉，于特殊气氛下以速率为2℃/min升温至350~550℃恒温煅烧3-6h，得到层状多金属氧化物；再将层状多金属氧化物于氮气与氟化氢混合气氛下，先于300℃下恒温处理2-4h，再于350℃下恒温处理1-3h，得到层状多金属氟化物催化剂。

所述的一种层状多金属氟化物催化剂的制备方法，其特征在于步骤1）中的碱性物质为NaOH与Na₂CO₃混合物、尿素或(NH₄)₂CO₃中的一种；所述金属硝酸盐中的金属为Cr、Mg、Al、Ni、Co、Fe、Zn、Zr、Y中的两种或两种以上混合物。