含有纳米级棒状氢氧化镧的催化剂及其制备方法和应用与流程

技术特征：
1.一种含有纳米级棒状镧系化合物的催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括：(1)将碱液加入至含有水溶性镧盐和醇的溶液中，并且在碱液的加入过程中加入棒状纳米氢氧化镧晶种；(2)将步骤(1)得到的混合物料进行水热反应；(3)将水热反应后的物料经分离后获得的固体物料进行干燥和焙烧，得到所述含有纳米级棒状镧系化合物的催化剂。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述水溶性镧盐选自氯化镧，氯酸镧和硝酸镧；和/或，所述醇选自一元醇和/或多元醇，优选选自一元醇、二元醇和三元醇，更优选为甲醇、乙醇和乙二醇；和/或，在所述溶液中，水与醇的质量比为1:0.01-1，优选为1:0.1-0.3；和/或，在所述溶液中，由所述水溶性镧盐提供的镧元素的浓度为0.05-10重量％，优选为0.1-5重量％，更优选为0.4-0.7重量％。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述溶液中还含有水溶性钡盐，优选选自硝酸钡和氯化钡；优选的，钡元素和镧元素的摩尔比为1:1-30，优选为1:2-10，更优选为1:4-6。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述棒状纳米氢氧化镧晶种的粒径为1-10nm，优选为3-10nm；和/或，相对于100mol的所述水溶性镧盐提供的镧元素，所述棒状纳米氢氧化镧晶种提供的镧元素的量为0.1-5mol，优选为0.5-3mol；和/或，所述棒状纳米氢氧化镧晶种在碱液开始加入后的1-15min内加入；和/或，所述碱液为浓度1-15重量％的氢氧化钠溶液，其中，相对于每千克所述溶液，以氢氧化钠计，每分钟的加入量为0.001-1g，优选为0.008-0.055g；和/或，所述碱液的加入温度为25-40℃；和/或，所述碱液的加入量使得所述混合物料的最终ph值为9-12。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，所述水热反应的条件包括：温度为80-180℃，优选为100-160℃，时间为12-60h，优选为15-50h；和/或，所述干燥的条件包括：温度为60-180℃，时间为10-30h；和/或，所述焙烧的条件包括：温度为450-800℃，时间为2-10h。6.根据权利要求5所述的方法，其中，当所述焙烧的温度为500-550℃，时间为2-5h时，所述纳米级棒状镧系化合物为碳酸氧镧；当所述焙烧的温度为560-700℃，时间为2-5h时，所述纳米级棒状镧系化合物为碳酸氧镧和氧化镧；当所述焙烧的温度为710-800℃，时间为3-10h时，所述纳米级棒状镧系化合物为氧化镧。7.权利要求1-6中任意一项所述的方法制备的含有纳米级棒状镧系化合物的催化剂。8.一种含有纳米级棒状镧系化合物的催化剂，其特征在于，所述纳米级棒状镧系化合物的长度为200-900nm；直径为30-65nm；其中，所述纳米级棒状镧系化合物包含纳米级棒状氧化镧以及纳米级棒状碳酸氧镧。9.根据权利要求8所述的催化剂，其中，所述纳米级棒状镧系化合物的长径比为10-25:
1。10.根据权利要求8或9所述的催化剂，其中，所述催化剂中还含有钡元素；优选的，钡元素和镧元素的摩尔比为1:1-30，优选为1:2-10，更优选为1:4-6。11.权利要求8-10中任意一项所述的含有纳米级棒状镧系化合物的催化剂在甲烷氧化偶联反应中的应用。12.一种由甲烷制备碳二烃的方法，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8-10中任意一项所述的催化剂接触反应；或者，按照权利要求1-6中任意一项所述的方法制备催化剂，然后在氧气存在下，并且在甲烷氧化偶联反应的条件下，将甲烷与所得催化剂接触反应。13.根据权利要求12所述的方法，其中，甲烷和氧气的用量的摩尔比为2-10：1；和/或，所述接触反应的温度为550℃-800℃；甲烷的空速为5000-150000ml/(g
·
h)。

技术总结
本发明涉及催化剂领域，具体地，涉及一种含有纳米级棒状氢氧化镧的催化剂及其制备方法和应用。该方法包括：(1)将碱液加入至含有水溶性镧盐和醇的溶液中，并且在碱液的加入过程中加入棒状纳米氢氧化镧晶种；(2)将步骤(1)得到的混合物料进行水热反应；(3)将水热反应后的物料经分离后获得的固体物料进行干燥和焙烧，得到所述含有纳米级棒状镧系化合物的催化剂。本发明提供的含有纳米级棒状氢氧化镧的催化剂在甲烷氧化偶联反应中具有较高的甲烷的转化率、乙烯乙烷的选择性和收率。乙烯乙烷的选择性和收率。乙烯乙烷的选择性和收率。


技术研发人员：武洁花 薛伟 刘东兵 张明森
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：2021.06.11
技术公布日：2022/12/12