[发明专利]一种均四甲苯氧化合成均酐的催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种均四甲苯氧化合成均酐的催化剂，包括载体和负载于所述载体上的催化剂活性组分；所述载体为板钛矿型二氧化钛。与现有技术相比，本发明的催化剂通过采用板钛矿型二氧化钛作为载体，负载活性组分，有利于提高催化剂的活性、选择性，提高均酐的收率。采用本发明催化剂用于均四甲苯氧化合成均酐时，均酐收率最高可达到84.0wt％，取得了较好的技术效果。

技术领域

本发明属于催化剂领域，具体涉及一种由均四甲苯氧化合成均酐的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

均苯四甲酸二酐(PMDA，均酐)作为高附加值精细化工品的重要中间体，具有优越耐热性、电绝缘性和耐化学药品性。可用于生产聚酰亚胺、聚咪唑等耐热树脂的单体、医药中间体、环氧树脂固化剂等，用其制成的产品可广泛应用于航空、宇航、电子工业等尖端技术领域。因此，将炼化副产C10芳烃中含量较高的均四甲苯提取后进一步加工成高附加值的均酐具有非常重要的研究意义和显著的经济效益。

目前，以均四甲苯为原料来合成均酐大多采用气相氧化法，由于该过程是一个复杂的多相催化过程，存在多种副反应，导致均酐的收率很低。气相氧化法制备均酐催化剂主要采用钒-钛体系催化剂，将活性相钒负载在二氧化钛(TiO₂)上，并辅以少量的金属与非金属助剂元素。先前有研究提出TiO₂会对均酐收率有着一定的影响。有研究人员探究了锐钛矿和金红石型的二氧化钛负载钒基催化剂，中国专利CN102319580提出相比于金红石型TiO₂，以锐钛矿型TiO₂制备获得的催化剂具有相对较好的均四甲苯气相氧化制均酐性能，当前工业应用的二氧化钛物相也主要为锐钛矿型TiO₂，其应用于工业上时，均酐的质量收率远远低于均酐理论收率(163％)。值得指出的是，在自然界中，TiO₂是多晶型化合物，其存在金红石型、锐钛矿型和板钛矿型三种结晶形态的TiO₂。长期以来，由于纯的板钛矿型TiO₂制备方法较为不成熟，其结构和性能方面的研究也一度被忽略。事实上，与锐钛矿和金红石型TiO₂相比，板钛矿型TiO₂有着许多独特的特性。最近，随着合成技术的发展，研究人员发现板钛矿型TiO₂在光催化与光电池等领域表现出优异的性能，例如中国专利CN106206044采用水热法制备了板钛矿型TiO₂纳米粉体，并发现其能显著提高染料敏化电池的光电转化效率。板钛矿TiO₂作为载体，也可能在诸多催化体系里表现出惊人的潜力。因此，若能针对均四甲苯气相氧化制均酐，合成出高效的板钛矿型TiO₂负载的钒基催化剂，将对聚酰亚胺行业的发展产生重要的意义。

发明内容

本发明主要是针对现有技术中均酐收率不高的问题，提供一种均四甲苯氧化合成均酐的催化剂及其制备方法，本发明的催化剂具有均酐收率高的特点。

根据本发明的一个方面，提供了一种均四甲苯氧化合成均酐的催化剂，包括载体和负载于所述载体上的催化剂活性组分；所述载体为板钛矿型二氧化钛。

根据本发明的一些实施方式，所述催化剂活性组分包括主活性组分和助活性组分。

根据本发明的一些实施方式，所述主活性组分包括钒。

根据本发明的一些实施方式，所述助活性组分包括非金属元素和副族金属元素中的至少一种。

根据本发明的优选实施方式，所述非金属元素包括硼和磷中的至少一种。

根据本发明的优选实施方式，所述副族金属元素包括钼和铌中的至少一种

根据本发明的一些实施方式，以所述催化剂的重量为基准，所述主活性组分的负载量为5-30wt％。

根据本发明的优选实施方式，所述非金属元素和钒的摩尔比为(0.01-0.1)：1。