[发明专利]一种甲烷氧化偶联制低碳烃的催化剂的制备方法及应用

权利要求书

1.一种甲烷氧化偶联制低碳烃的催化剂，其特征在于：所述催化剂同时包含三种组分：元素周期表中镧系元素、最高氧化价态为二价的非贵金属元素以及助剂元素，其中最高氧化价态为二价的金属元素与镧系元素的摩尔比为1:5~1:200；最高氧化价态为二价的金属元素与助剂元素的摩尔比为1:0.5~1:5。

2.如权利要求1所述的一种甲烷氧化偶联制低碳烃的催化剂，其特征在于：镧系元素为镧、镨、钐和铈中的一种。

3.如权利要求1所述的一种甲烷氧化偶联制低碳烃的催化剂，其特征在于：最高氧化价态为2价的非贵金属元素为镁、钙、锶、钡、镍和锌中的一种。

4.如权利要求1所述的一种甲烷氧化偶联制低碳烃的催化剂，其特征在于：助剂元素为铝、硅、钛、锆和钇中的一种。

5.如权利要求1-4中任一项所述的一种甲烷氧化偶联制低碳烃的催化剂制备方法，其特征在于：包括如下步骤

（1）将镧系元素的可溶性前驱物和柠檬酸按照摩尔比为1:1~1:5的比例溶于去离子水中形成0.1-2.0mol/L的含柠檬酸的镧系金属溶液；

（2）按照将最高氧化价态为二价的非贵金属元素以及助剂元素的前驱物加入到步骤（1）形成的含柠檬酸的镧系金属溶液中，其中最高氧化价态为二价的金属元素与镧系元素的摩尔比为1:5~1:200；最高氧化价态为二价的金属元素与助剂元素的摩尔比为1:0.5~1:5；

（3）将步骤（2）形成的混合溶液在50-90℃下搅拌，蒸发水分，形成凝胶；

（4）将步骤（3）形成的凝胶在100-200℃下干燥10-24h，并在700-1000℃下焙烧1-10h，得到甲烷氧化偶联制低碳烃的催化剂。

6.如权利要求5中所述的一种甲烷氧化偶联制低碳烃的催化剂制备方法，其特征在于：镧系元素的可溶性前驱物为硝酸镧、乙酰丙酮镧、氯化镧或乙酸镧；硝酸铈、硝酸铈铵、氯化铈、醋酸铈、氯化钐、异丙醇钐、硝酸钐或乙酸钐、氯化镨或硝酸镨中一种。

7.如权利要求5中所述的一种甲烷氧化偶联制低碳烃的催化剂制备方法，其特征在于：最高氧化价态为二价的非贵金属元素前驱物为镁、钙、锶、钡、镍和锌的硝酸盐中一种。

8.如权利要求5中所述的一种甲烷氧化偶联制低碳烃的催化剂制备方法，其特征在于：助剂元素的前驱物为硝酸锆、硝酸氧锆、氯化锆、氯化氧锆；硝酸铝、氯化铝、硫酸铝、异丙醇铝、硝酸钇、正硅酸乙酯、钛酸四丁酯或四氯化钛中一种。

9.如权利要求1-4中所述的一种甲烷氧化偶联制低碳烃的催化剂的应用，其特征在于：所用反应器为固定床反应器或流化床反应器，反应原料气甲烷/氧气体积比为2.0～8.0，反应压力为常压，反应温度为400～800℃，反应气体积空速为5000～100000h^-1。