[发明专利]一种核壳结构钼铁催化剂及制备和用途

说明书

本发明属碳一化工领域，具体为一种核壳结构钼铁催化剂及制备和用途。该制备过程为：配制硝酸铁溶液，称取经干燥的三氧化钼，在超声波作用下完成含铁溶液浸渍钼载体的过程，然后经干燥、焙烧、成型得核壳结构钼铁催化剂。该方法不仅工艺简单、步骤少、周期短，解决了传统方法的铁损问题，而且制备过程不产生废水。本发明提供的核壳结构钼铁催化剂由分布均匀的、起协同作用的钼酸铁与三氧化钼两相组成，并在微观上构成钼酸铁层包覆三氧化钼颗粒的核壳结构。该结构有效抑制了三氧化钼的挥发流失，保证了催化剂元素组成、物理结构、理化性能的稳定，在用于甲醇氧化生产甲醛时表现出优异的活性、选择性及稳定性。

技术领域

本发明属碳一化工领域，涉及一种新型结构的钼铁催化材料及其制备和用途，具体涉及一种超声辅助浸渍工艺制备的核壳结构钼铁催化剂及其在甲醇氧化制高浓度甲醛生产中的用途。

背景技术

我国是世界第一大甲醛生产国与消费国。未来，伴随树脂、涂料、(多)聚甲醛等产品消耗量的进一步增加和丙烯酸(酯)、聚甲氧基二甲醚等新型产品的兴起，我国对高浓度甲醛的需求将与日俱增。众所周知，铁钼法工艺是浓甲醛生产的先进工艺，但我国用于该工艺的钼铁催化剂严重依赖进口，这不仅增加了国内甲醛企业的运行成本，也在一定程度上阻碍了我国甲醛行业的健康发展。因此，在当前全球贸易战领域不断扩大和态势逐渐升级的局势下，钼铁催化剂的国产化迫在眉睫。

沉淀法是制备钼铁催化剂的常规传统方法。虽然采用该方法制得的催化剂活性好，但由于沉淀型本体催化剂的结构特点，使其中的钼容易升华流失，造成催化剂物理结构与催化性能不稳定，使用周期缩短，并且沉淀法制备钼铁催化剂还存在铁离子无法沉淀完全而损失、制备步骤与周期长、产生废水多等问题。溶胶-凝胶法也是制备该催化剂较常用的方法，同样存在制得的催化剂钼易挥发流失、制备步骤与周期长、产生废水多等问题，同时还存在洗涤、过滤及成型困难等问题。固相混合法虽然不存在前述其它问题，但仍存在所得催化剂钼易流失的问题，并且由于机械混合是关键步骤而使得催化剂制备能耗高和相际之间不能充分接触反应而导致其结构与性能相对欠佳的问题。

浸渍法是一种简便高效的催化剂制备方法，但截至目前，尚无资料对该法制备钼铁催化剂的技术进行披露。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种核壳结构钼铁催化剂的制备方法，该方法采用超声辅助的浸渍工艺制备具有核壳结构的钼铁催化剂，使制备得到的催化剂特别适用于甲醇氧化制高浓度甲醛工业化生产。

为了实现以上发明目的，本发明的技术方案如下：

一种核壳结构钼铁催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：配制硝酸铁溶液，称取经干燥的三氧化钼，在超声波作用下完成含铁溶液浸渍钼载体的过程，后经干燥、焙烧、成型得核壳结构钼铁催化剂。

作为本申请中一种较好的实施方式，所述硝酸铁溶液中溶质的摩尔分数1.0-5.0mol/L，溶剂为水、乙醇或丙酮。

作为本申请中一种较好的实施方式，所述三氧化钼为大比表面介孔材料，使用前须经100-120℃干燥0.5-3.0h。

作为本申请中一种较好的实施方式，所述含铁溶液浸渍钼载体过程是将三氧化钼加入硝酸铁溶液或将硝酸铁溶液滴加进三氧化钼中。

作为本申请中一种较好的实施方式，所述超声波功率为50-100W，振荡作用至载体表面无溶液。

作为本申请中一种较好的实施方式，所述干燥温度为50-120℃，干燥时间6-18h。

作为本申请中一种较好的实施方式，所述焙烧温度为300-600℃，焙烧时间1-10h。

本发明的另外一个发明目的在于还提供了一种利用前述方法制备的钼酸铁层包覆三氧化钼颗粒的核壳结构钼铁催化剂。