[发明专利]一种氟铝掺杂硫酸盐催化剂的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种氟铝掺杂硫酸盐催化剂的制备方法及应用，所述制备方法包括以下步骤：A1.硫酸盐、铝盐和含氟聚合物在溶剂中溶解，在55～85℃下，搅拌形成凝胶，所述硫酸盐、铝盐和含氟聚合物的质量比为1:(0.2～1.9)：(0.2～1.9)；A2.所述凝胶经干燥、焙烧后获得氟铝掺杂硫酸盐催化剂，所述氟铝掺杂硫酸盐催化剂为硫酸盐‑氧化铝‑氟化铝复合催化剂。本发明所述氟铝掺杂硫酸盐催化剂用于三氟甲烷和三氯甲烷的氟氯交换反应时，能精准调控有利于主反应进行的催化剂酸性位，有效抑制R22和R21发生歧化副反应，CHF₃转化率可达到30％，催化活性高；同时，氟的引入使催化剂具有良好的抗氟流失性能，提高催化剂稳定性。

技术领域

本发明涉及催化剂领域，特别涉及一种氟铝掺杂硫酸盐催化剂的制备方法及其在氟氯交换反应中的应用。

背景技术

三氟甲烷(CHF₃，HFC-23)是工业上生产二氟一氯甲烷(CHClF₂，HFC-22)过程中不可避免的副产物，其温室效应潜值约是二氧化碳的14800倍，是所有温室气体中温室效应第二高的气体，目前工业上主要采用高温焚烧(1200℃以上)处理，但焚烧处理成本较高、存在资源浪费。因此，对三氟甲烷进行资源化转化具有重大意义。

专利CN112979410A公开了在主体催化剂和金属氧化物的催化作用下，HFC-23和卤代烃进行氟氯交换反应，所述主体催化剂为铬、铝、镁基催化剂或铬、铝、镁负载在活性炭/石墨上的催化剂，所述金属氧化物选自K、Na、Fe、Co、Cu、Ni、Zn或Ti中的至少一种金属氧化物，其HFC-23转化率在24.7～26.7％之间，低于30％。

专利CN112973685A公开了一种HFC-23资源化利用中减少催化剂积碳的方法，所述资源化利用采用HFC-23和卤代烃进行氟氯交换反应实现，所述氟氯交换反应的催化剂包括主体催化剂和贵金属，所述贵金属选自Pt、Pd、Ru、Au或Rh中至少一种，添加量为0.01～2wt％，其CHF₃转化率在26.7～27.1％之间，低于30％。

专利EP2172441A公开了一种氟化含氯烷烃或氟氯烷烃的方法，主要涉及以HFC-23为氟化试剂气相氟化含氯或氟氯烷烃，如氟化CHCl₃制备HCFC-22，催化剂可以是Mg、Al、Zn、Cr的氟化物、氟氧化物及其混合物，如使用AlF₃催化剂，在240℃、CHF₃/CHCl₃＝1.17、停留时间30.9s的条件下反应，HFC-23的转化率可达到38％，产物HCFC-22和HCFC-21的选择性均为4～8％。使用强酸性的AlF₃等路易斯酸催化剂，公开的CHF₃转化率一般较高，但产物选择性低，且未公开催化剂稳定性结果。

专利CN103467239A开发了一种HFC-23裂解制备HCFC-22的工艺，包括将原料HFC-23、甲烷氯化物按照物质的量比0.1～10混合投入填充催化剂的反应器，使用γ氧化铝、氟化γ氧化铝或活性炭为载体的镁、铝、锌、铬的氟化物等催化剂，如HFC-23和CHCl₃以摩尔比为1:1的比例投入250℃镍管反应器中，停留时间35s，在投料一小时后取样，HFC-23、CHCl₃、HCFC-22、HCFC-21的摩尔含量分别为28.2％、28.3％、20.7％、20.6％，三氟甲烷转化率可达到40％以上，HCFC-22的含量可在20％以上，但同样未公开催化剂稳定性结果。