[发明专利]在甲烷氧化偶联反应中具有低温活性的催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及催化剂领域，公开了一种在甲烷氧化偶联反应中具有低温活性的催化剂及其制备方法和应用。在pH值为8‑14的条件下，使用碳酸氧镧的前驱体浸渍液对载体进行浸渍，然后将浸渍后的固体物料依次进行干燥和焙烧，得到所述负载型催化剂；其中，所述碳酸氧镧的前驱体浸渍液含有镧的可溶性盐、可溶性碳源和水；其中，所述载体为埃洛石；其中，所述可溶性碳源为碳酸盐和/或碳酸氢盐。本发明的催化剂用于甲烷氧化偶联反应时，在较低的催化温度下仍具有较高的反应转化率和选择性。

技术领域

本发明涉及催化剂领域，具体地，涉及一种负载碳酸氧镧的负载型催化剂，一种负载碳酸氧镧的负载型催化剂的制备方法，该制备方法制备的负载碳酸氧镧的负载型催化剂，负载碳酸氧镧的负载型催化剂在甲烷氧化偶联反应中的应用，以及一种由甲烷制备碳二及以上烃的方法。

背景技术

乙烯是由两个碳原子和四个氢原子组成的化合物。两个碳原子之间以双键连接。

乙烯是合成纤维、合成橡胶、合成塑料(聚乙烯及聚氯乙烯)、合成乙醇(酒精)的基本化工原料，也用于制造氯乙烯、苯乙烯、环氧乙烷、醋酸、乙醛、乙醇和炸药等，尚可用作水果和蔬菜的催熟剂，是一种已证实的植物激素。

乙烯是世界上产量最大的化学产品之一，乙烯工业是石油化工产业的核心，乙烯产品占石化产品的75％以上，在国民经济中占有重要的地位。世界上已将乙烯产量作为衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志之一。

近年来，页岩气的发现与开采给天然气的开发利用带来了革命性的推动。因此作为最直接有效、富有经济竞争力的天然气利用方法-甲烷氧化偶联制乙烷和乙烯也越来越受到广泛重视。由于甲烷氧化偶联反应是强放热反应且在高温下进行，至今还没有工业化的生产问世，因此开发性能优良的甲烷氧化偶联催化剂具有现实意义。

为了改善甲烷氧化偶联催化剂的反应性能，研究人员做了很多工作，比如采用包含稀土元素的氧化物(CN103764276：用于烃类氧化脱氢的催化剂)，采用介孔分子筛作为催化剂载体进行改性(CN101385982B：一种甲烷氧化偶联制乙烯的介孔分子筛催化剂及其制备方法)，采用缺陷结构降低反应的温度(CN109569565：一种用于甲烷氧化偶联非化学计量比缺陷萤石催化剂制备方法及应用)。但这些催化剂均需要在较高的催化温度下才能够在甲烷氧化偶联反应中表现出较好的催化性能。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种负载碳酸氧镧的负载型催化剂，一种负载碳酸氧镧的负载型催化剂的制备方法，该制备方法制备的负载碳酸氧镧的负载型催化剂，负载碳酸氧镧的负载型催化剂在甲烷氧化偶联反应中的应用，以及一种由甲烷制备碳二及以上烃的方法。本发明的催化剂用于甲烷氧化偶联反应时，在较低的催化温度下仍具有较高的反应转化率和选择性。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种负载型催化剂，该负载型催化剂包括载体和负载在所述载体上的活性组分，其中，所述载体为埃洛石；所述活性组分包括碳酸氧镧；

其中，相对于100重量份的以干重计的载体，所述碳酸氧镧的含量为0.5-18重量份或32-50重量份。

本发明第二方面提供一种负载型催化剂的制备方法，该方法包括：在pH值为8-14的条件下，使用碳酸氧镧的前驱体浸渍液对载体进行浸渍，然后将浸渍后的固体物料依次进行干燥和焙烧，得到所述负载型催化剂；

其中，所述碳酸氧镧的前驱体浸渍液含有镧的可溶性盐、可溶性碳源和水；

其中，所述载体为埃洛石；

其中，所述可溶性碳源为碳酸盐和/或碳酸氢盐。

本发明第三方面提供一种负载型催化剂，该催化剂由如上所述的方法制备。

本发明第四方面提供如上所述的负载型催化剂在甲烷氧化偶联反应中的应用。