[发明专利]一种双金属氢氧化物@碳纳米管复合型催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种双金属氢氧化物@碳纳米管复合型催化剂的制备方法以及其在微波场中的应用。所述催化剂的制备过程为：以金属硝酸盐、碳酸钠以及碳纳米管为原料，氢氧化钠沉淀剂，采用水热法经溶解搅拌,密封干燥,离心洗涤再干燥制备得到双金属氢氧化物@碳纳米管复合型催化剂。应用于微波加热含氟烷烃（HFCs）气相脱HF制备含氟烯烃（HFOs）的反应中，双金属氢氧化物@碳纳米管复合型催化剂在微波场显示了相较于常规加热更高的活性和稳定性。本发明提供的催化剂具有制备简单、反应温度低、转化率高、稳定性好的特点。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种双金属氢氧化物@碳纳米管催化剂以及制备方法和微波场中的应用, 该催化剂在微波场显示了相较于常规加热更高的活性和稳定性。本发明提供的催化剂具有制备方法简单、反应温度低、转化率高、稳定性好等特点。

背景技术

氟乙烯（VF）作为一种含氟烯烃，是重要的含氟材料的中间体，最重要的用途是合成聚氟乙烯(PVF)。HFC-152a脱氟化氢制备氟乙烯是目前最有前景的方法，该方法程序简单，过程容易控制，产率高。

目前该反应最为常用的是Cr基和Al基催化剂, 其主要优点是活性高, 反应速率快, 但 Cr 是重金属,已经被列入环保重点控制目录, 逐渐会被禁止使用；Al基催化剂酸性太强, 反应过程易积碳, 导致催化剂寿命较短。故开发一种活性高且稳定性好的催化剂有重要意义。

HFC-152a热裂解必须在高温下进行，而传统催化剂自身导热性能差，采用常规热传递的方式常常会导致反应供热不足，从而影响催化剂的活性。微波是一种高效、绿色、非接触性的加热方式，它能够对反应物起作用是将微波电磁能转化成热能。与传统加热方法不同，微波辐射加热具有选择加热性、均匀性和体积加热性等特点，直接从催化剂内部加热，解决催化剂供热问题。因此，开发一种具有良好吸波性能的催化剂也有重要意义。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种双金属氢氧化物@碳纳米管复合型催化剂及其制备方法和在微波场中的应用。该方法制备周期短，收率、转化率高且操作简单。

所述的一种双金属氢氧化物@碳纳米管复合型催化剂的制备方法，其特征包括如下步骤：

1）将两种不同价的金属硝酸盐按一定摩尔比溶于去离子水中作为盐溶液；另取一定量碳酸钠、氢氧化钠以及表面修饰的碳纳米管加入去离子水中，超声混合后作为碱溶液；将所得盐溶液和碱溶液直接混合，在65-75℃水浴下，剧烈搅拌反应25-35min，得到沉淀混合液；

2）将步骤1）的沉淀混合液转移至水热釜中，140-160℃条件下水热7-9h，所得产物用去离子水反复离心洗涤，75-85℃下烘箱干燥，干燥后取出块状产品放入马弗炉焙烧，再用分样筛筛分收到20~40目的产物，得到双金属氢氧化物@碳纳米管复合型催化剂。

所述的一种双金属氢氧化物@碳纳米管复合型催化剂的制备方法，其特征在于不同价的金属离子为二价金属阳离子和三价金属阳离子，其摩尔比为2-4:1，优选为3：1，所述的三价金属阳离子为Al³⁺，三价金属阳离子为Mg²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺或Co²⁺中的任意一种。

所述的一种双金属氢氧化物@碳纳米管复合型催化剂的制备方法，其特征在于不同价的金属硝酸盐、碳酸钠、氢氧化钠的投料比为：金属阳离子摩尔总数、氢氧根离子、碳酸根离子的摩尔比为1.5~2.5：5：1 ，金属阳离子总摩尔数和碳纳米管摩尔比为1：0.25~1.5。

所述的一种双金属氢氧化物@碳纳米管复合型催化剂的制备方法，其特征在于碳纳米管的表面修饰方法如下：

1）将碳纳米管放入浓硝酸和浓硫酸的混合液中，然后在65-75℃下搅拌1.5-2.5小时，