[发明专利]一种正丁烷氧化催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种正丁烷氧化催化剂，所述催化剂包括钒和磷的复合氧化物；所述催化剂的体相P/V摩尔比为0.98～1.10：1，优选为1.00～1.10：1；表面P/V摩尔比1.05～1.30：1，优选为1.05～1.15：1；所述催化剂的表面P/V摩尔比大于体相P/V摩尔比。

2.根据权利要求1所述催化剂，其特征在于，所述催化剂的表面P/V摩尔比与体相P/V摩尔比相比相差0.01以上，优选为0.01～0.05。

3.根据权利要求1或2所述催化剂，其特征在于，所述正丁烷氧化催化剂的比表面积为10～100m²·g^-1，优选20～50m²·g^-1。

4.一种正丁烷氧化催化剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：将VPO前驱体与P改性石墨烯、造孔剂混合，任选的恒温恒湿处理，成型，活化，得到所述正丁烷氧化催化剂。

5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述P改性石墨烯的制备方法包括如下步骤：石墨烯、磷源分散于有机溶剂中，然后经碳化处理。

6.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述P改性石墨烯的制备方法中，所述石墨烯为氧化石墨烯；

和/或，所述有机溶剂为丙酮；

和/或，所述磷源为三苯基膦；

和/或，石墨烯和有机溶剂的质量比为1：200～1000；磷源和石墨烯的质量比为1：0.5～2；

和/或，所述碳化处理的条件为：碳化温度为600～1000℃，碳化时间为1～8h；气氛为无氧气氛；进一步，所述无氧气氛为惰性气体、氮气中至少一种；

和/或，所述分散为超声分散；优选地，所述超声分散为先将石墨烯分散于有机溶剂中，第一超声15～60min，再加入磷源，第二超声15～60min。

7.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述VPO前驱体的制备方法包括如下步骤：将钒源、磷源分散于有机溶剂中，将得到的混合物回流反应，得到的固体产物即为VPO前驱体。

8.根据权利要求7所述制备方法，其特征在于，所述VPO前驱体的制备方法中，所述磷源为H₃PO₄、NH₄H₂PO₄中至少一种；

和/或，所述钒源为V₂O₅；

和/或，所述有机溶剂为异丁醇、苯甲醇、异丙醇、乙醇中至少一种；

和/或，磷源以磷元素计和钒源以钒元素计的摩尔比为0.5～2.0；所述有机溶剂的添加量和钒源以钒元素计的摩尔比为5～50，优选5～30；

和/或，所述回流反应的条件为：加热温度60～160℃，回流时间6～18h。

9.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述造孔剂包括选自硬脂酸、可溶性淀粉、田菁粉、聚乙二醇、碳酸铵、聚苯乙烯微球的至少一种；

和/或，所述造孔剂的添加量为VPO前驱体质量的1wt％～10wt％；

和/或，所述P改性石墨烯的添加量为VPO前驱体质量的2wt％～6wt％；

和/或，所述恒温恒湿处理的条件为：温度20～60℃，时间3～24h，相对湿度40％～95％。

10.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述活化为在活化气氛下将成型所得产物进行热处理；所述活化气氛为包括含氧气氛和选自轻烃、惰性气体、氮气、水蒸汽、二氧化碳中一种或多种；优选地，所述热处理的温度为300～500℃，热处理的时间为2～16h。

11.权利要求4～10任一项所述制备方法制备得到的正丁烷氧化催化剂。

12.权利要求1～3任一项所述催化剂或权利要求4～10任一项制备方法制备得到的催化剂或权利要求11所述的催化剂在正丁烷氧化制顺酐反应中的应用。