含有纳米级活性组分的负载型催化剂及其微波制备方法和应用与流程

技术特征：
1.一种负载型催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括：将活性组分的前驱体和载体的混合物料进行微波处理，以使活性组分的前驱体负载在载体上，然后将负载后的固体物料依次进行干燥和焙烧，得到所述负载型催化剂；其中，所述载体为埃洛石；所述活性组分包括碱金属元素、锰元素和钨元素；其中，所述锰元素的前驱体和所述钨元素的前驱体各自独立的为纳米级结构；其中，所述锰元素的前驱体为锰的氧化物；所述钨元素的前驱体为钨的氧化物。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述埃洛石为中空纳米管结构，所述埃洛石中空纳米管的内径为10-20nm，外径为40-70nm，长度为200-1000nm；和/或所述纳米级结构选自纳米线、纳米棒、纳米片、纳米粒、纳米管及其任意组合。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述锰的氧化物选自mno、mno2、mn2o3、mn3o4、mn2o5、mno3和mn2o7；和/或所述钨的氧化物选自wo3、wo
2.90
、wo
2.72
和wo2；和/或所述碱金属元素的前驱体选自碱金属的卤化物、碱金属的碳酸盐、碱金属的碳酸氢盐、碱金属的硝酸盐、碱金属的钨酸盐及其任意组合；优选的，所述碱金属元素为钠元素和/或钾元素。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述活性组分的前驱体的用量使得，在得到的负载型催化剂中，相对于100重量份的以干重计的载体，碱金属元素的含量为0.1-15重量份，优选为0.1-12重量份；锰元素的含量为0.06-25重量份，优选为0.1-20重量份；钨元素的含量为0.1-18重量份，优选为0.5-15重量份。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，所述微波处理的条件包括：功率为400-1000w，温度为20-40℃；时间为10-60min；优选的，所述微波处理在搅拌的条件下进行。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，所述负载的方法包括：使用含有活性组分的前驱体的浸渍液对载体进行微波浸渍，以使活性组分的前驱体负载在载体上；和/或所述干燥的条件包括：温度为80-120℃，时间为10-20小时；和/或所述焙烧的条件包括：温度为500-700℃，时间为2-10小时。7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，以1-10℃/min的速率将干燥后的物料升温至所述焙烧的温度。8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其中，该方法还包括：将掺杂元素负载在所述载体上；优选的，所述掺杂元素为金属元素、半金属元素、非金属元素或其组合，更优选为li、la、cs、ce、y、ba、ti、ru、rh、ni、sr、ag和pt中的任意一种或其任意组合；优选的，所述掺杂元素的用量使得，在所得负载型催化剂中，相对于100重量份的以干重计的载体，所述掺杂元素的含量为0.01-5重量份。9.权利要求1-8中任意一项所述的方法制备的负载型催化剂。10.一种负载型催化剂，其特征在于，该负载型催化剂包括载体和负载在所述载体上的活性组分，其中，所述载体为埃洛石；所述活性组分包括碱金属元素、锰元素和钨元素；其中，所述锰元素以锰的氧化物的形式存在，所述钨元素以钨的氧化物的形式存在；
其中，所述锰的氧化物和所述钨的氧化物各自独立的为纳米级结构。11.根据权利要求10所述的负载型催化剂，其中，所述埃洛石为中空纳米管结构，所述埃洛石中空纳米管的内径为10-20nm，外径为40-70nm，长度为200-1000nm；和/或所述纳米级结构选自纳米线、纳米棒、纳米片、纳米粒、纳米管及其任意组合。12.根据权利要求10或11所述的负载型催化剂，其中，所述锰的氧化物选自mno、mno2、mn2o3、mn3o4、mn2o5、mno3和mn2o7；和/或所述钨的氧化物选自wo3、wo
2.90
、wo
2.72
和wo2；和/或所述碱金属元素的前驱体选自碱金属的卤化物、碱金属的碳酸盐、碱金属的碳酸氢盐、碱金属的硝酸盐、碱金属的钨酸盐及其任意组合；优选的，所述碱金属元素为钠元素和/或钾元素。13.根据权利要求10-12中任意一项所述的负载型催化剂，其中，在所述负载型催化剂中，相对于100重量份的以干重计的载体，碱金属元素的含量为0.1-15重量份，优选为0.1-12重量份；锰元素的含量为0.06-25重量份，优选为0.1-20重量份；钨元素的含量为0.1-18重量份，优选为0.5-15重量份。14.根据权利要求10-13中任意一项所述的负载型催化剂，其中，所述负载型催化剂还包括负载在所述载体上的掺杂元素；优选的，所述掺杂元素为金属元素、半金属元素、非金属元素或其组合，更优选为li、la、cs、ce、y、ba、ti、ru、rh、ni、sr、ag和pt中的任意一种或其任意组合；优选的，在所述负载型催化剂中，相对于100重量份的以干重计的载体，所述掺杂元素的含量为0.01-5重量份。15.权利要求1-9和14中任意一项所述的负载型催化剂在甲烷氧化偶联反应中的应用。16.一种由甲烷制备碳二及以上烃的方法，其特征在于，该方法包括：在氧气存在下，并且在甲烷氧化偶联反应的条件下，将甲烷与权利要求1-9和14中任意一项所述的负载型催化剂接触；或者，按照权利要求1-9中任意一项所述的方法制备负载型催化剂，然后在氧气存在下，并且在甲烷氧化偶联反应的条件下，将甲烷与所得负载型催化剂接触。17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，甲烷和氧气的用量的摩尔比为2-10：1，优选为3-8:1；和/或，所述接触温度为550-850℃；甲烷的空速为5000-100000ml/(g
·
h)。

技术总结
本发明涉及催化剂领域，公开了一种含有纳米级活性组分的负载型催化剂及其微波制备方法和应用。该负载型催化剂包括载体和负载在所述载体上的活性组分，所述载体为埃洛石；所述活性组分包括碱金属元素、锰元素和钨元素；所述锰元素以锰的氧化物的形式存在，所述钨元素以钨的氧化物的形式存在；所述锰的氧化物和所述钨的氧化物各自独立的为纳米级结构。本发明的催化剂制备工艺简单、成本低，且用于甲烷氧化偶联反应时，具有较高的反应转化率和选择性。性。


技术研发人员：武洁花 邵芸 张明森 刘东兵
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司北京化工研究院
技术研发日：2020.06.12
技术公布日：2021/12/16