CN109663587B - 一种纳米甲烷氧化偶联催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

一种纳米甲烷氧化偶联催化剂是以氧化镧为活性组分，在活性组分的基础上添加氧化物助剂MOx，活性组分La2O3中金属与助剂MOx金属摩尔比为1：1～200：1。本发明利用水热晶化法制备花状氧化镧基纳米微球，实现了比表面高特点，有利于反应物种在表面的扩散，有效抑制深度氧化，且活性组分利用率高、反应温度宽、稳定性好。

Description

一种纳米甲烷氧化偶联催化剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种纳米甲烷氧化偶联催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
天然气制乙烯技术包括间接转化和直接转化两种路线。间接转化包括天然气经甲醇制乙烯技术(MTO)、费-托合成路线制乙烯技术(FTO)等；直接转化包括甲烷无氧脱氢技术(MDA)、甲烷氧化偶联制乙烯技术(OCM)等。甲烷间接转化工艺流程较为复杂，需要先将甲烷经高温转化为合成气，再将合成气经一步或两步法合成乙烯。从能量角度看，间接转化需要将本应部分保留于产品的C-H键全部打断生成合成气，然后再在催化剂作用下重组得到烃类产品，造成能量上极大的浪费。甲烷直接转化由于过程简单而一直受到业界及学者的重视，其中无氧脱氢技术甲烷活化较为困难，反应往往需要1000℃以上高温，产物主要为芳烃及少量C2 +烃；氧化偶联(OCM)制乙烯反应温度较低，以重要工业原料乙烯为主要产物，工业前景较为广阔，一直处于普遍看好的技术路线。然而由于催化剂性能离工业化需求尚有较大差距，尽管研究几十年，催化剂技术仍未出现较大的突破，因此高性能催化剂是OCM技术能否实现工业应用的核心问题。近十几年来，随着表征手段及新型材料的不断出现，在催化剂组成(配方)及制备方法等方面取得了一些进展，但从总体上看，目前反应过程仍需要在较高温度下才能获得较高的CH4转化率。众所周知，高温容易导致甲烷及C2 +烃深度氧化，导致C2 +烃的选择性降低，影响目标产物收率；同时高温往往引起活性组分的流失、烧结及积碳等一系列问题，影响催化剂寿命。为此，科研工作者一直努力寻找低温高效甲烷氧化偶联催化剂，在获得高收率的同时延长催化剂的使用寿命。
CN103118777A公开了一种利用生物模板法制备复合氧化物的纳米线催化剂，可使氧化偶联反应在低温下(550℃)高效进行。CN103350002A公开了一种催化甲烷氧化偶联制乙烷和乙烯的氧化物纳米棒催化剂，在反应温度低至475℃时，甲烷转化率可达30％，但C2 +烃选择性较低。据文献报道(ChemCatChem 2013,5,146-149)，美国加州大学研究人员利用静电纺丝技术制备La2O3-CeO2纳米纤维，评价结果表明这种新型材料在低至230℃的反应温度仍有活性，反应最低活化温度为520℃，C2 +烃收率可达20％。纵观此类甲烷氧化偶联催化剂，最大的特征在于将传统以La2O3、MgO等氧化物为主要活性组分的催化剂颗粒纳米化，通过调变金属氧化物微观纳米形态，可在低温甚至超低温下高效进行OCM反应，是目前甲烷氧化偶联催化剂重点研发方向之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于低温条件下，催化性能好的纳米甲烷氧化偶联制C2烃催化剂及其制备方法和应用。
本发明提供的纳米甲烷氧化偶联催化剂以氧化镧为活性组分，在活性组分的基础上添加氧化物助剂MOx，催化剂的组成为MOx-La2O3，活性组分La2O3中金属与助剂MOx金属摩尔比为1：1～200：1。
所述的氧化物助剂MOx，M为Ca、Sr、Ba、Ce、Zr中的一种或几种的组合。
所述的纳米催化剂通过水热法制备，具体步骤如下：
(1)将有机糖类与有机酸和/或酯溶解于去离子水中，搅拌混合均匀后加入活性组分和助剂的可溶性前驱体，搅拌形成透明溶液，各种添加物摩尔比为，有机糖：有机酸/酯：总金属(La+M)：水＝0.1～2.5：0.2～5：1：150～1500；
(2)在搅拌状态下用氨水调节步骤(1)的溶液pH值至9～11，得到的凝胶物置于超声波装置，在25～90℃，超声波频率40～60kHz，超声波功率100～2500W条件下进行超声振荡10～180分钟，然后转入晶化釜中，在140～240℃、晶化12～240小时；
(3)待晶化完成冷却至室温后，将固体产物过滤分离，先后用去离子水、有机溶剂洗涤以去除杂质离子，干燥后在氮气、氩气或氦气气氛中500～800℃焙烧1～12小时，随后在空气气氛中500～800℃焙烧1～12小时，得到助剂改性的纳米氧化镧催化剂。
如上所述制备步骤(1)所用的有机糖类可以是葡萄糖、果糖或蔗糖中的一种，也可以是两种或两种以上构成的混合物。
如上所述制备步骤(1)所用的有机酸为丙烯酸、丁烯酸、甲基丙烯酸中的一种，也可以是两种或两种以上构成的混合物。酯可以是丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯中的一种，也可以是两种的混合物。
如上所述制备步骤(1)所用的活性组分的可溶性前驱体为硝酸镧、醋酸镧或氯化镧等。
如上所述制备步骤(1)所用的氧化物助剂氧化钙(CaO)、氧化锶(SrO)、氧化钡(BaO)、二氧化铈(CeO2)、二氧化锆(ZrO2)的可溶性前驱体可分别为，氧化钙(硝酸钙，氯化钙，醋酸钙等)，氧化锶(硝酸锶，氯化锶，醋酸锶等)，氧化钡(硝酸钡，氯化钡，醋酸钡等)，二氧化铈(硝酸铈，氯化铈，硝酸铈铵，醋酸铈等)，二氧化锆(硝酸锆，氯化锆，硝酸氧锆，氯化氧锆，醋酸锆等)。
如上所述制备步骤(2)中晶化的方式可以是自身压力下静态晶化，也可以是动态晶化。
如上所述制备步骤(3)的有机溶剂可以是甲醇、乙醇、丙酮、苯、甲苯等。
如上所述的纳米甲烷氧化偶联催化剂的主要应用为：甲烷氧化偶联制C2烃技术。
如上所述的甲烷氧化偶联催化剂的应用条件为：反应原料气CH4/O2比为20.0～2.0，反应压力为常压，反应温度为380～500℃，反应气体积空速为5000～100000h-1。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
(1)本发明利用水热晶化法制备纳米氧化镧基催化剂，实现催化剂可在380℃超低温下将甲烷高效氧化偶联转化为乙烯、乙烷等C2烃；
(2)本发明提供的氧化镧基催化剂是由纳米片相互交联构成的花状中孔球，具有孔道发达、比表面高等特点，有利于反应物种在催化剂表面的扩散，有效抑制深度氧化，C2烃选择性高，在优选条件下可达67.54％；
(3)本发明提供的催化剂活性组分利用率高、反应温度宽、稳定性好，具有良好的经济效益，在甲烷氧化偶联制C2烃中具有良好的工业应用价值。
附图说明
图1是实施例4合成纳米CeO2改性La2O3催化剂的SEM图。
图2是实施例9合成纳米SrO、BaO改性La2O3催化剂的SEM图。
图3是对比例2合成纳米La2O3催化剂的SEM图。
具体实施方式
下面通过实施例详述本发明，但本发明并不局限于这些实施例。
实施例1：
将一定量葡萄糖与丙烯酸溶解于去离子水中，搅拌混合均匀后加入硝酸镧和硝酸钙，搅拌形成透明溶液，各种添加物摩尔比为葡萄糖：丙烯酸：硝酸镧：硝酸钙：水＝0.1：0.2：0.9：0.1：300，在搅拌状态下用氨水调节上述所得物pH值至9.0，所得的凝胶物置于超声波装置，在25℃，超声波频率40kHz，超声波功率100W条件下进行超声振荡180分钟，然后转入晶化釜中，在静态、140℃、晶化240小时；待晶化完成冷却至室温后，将固体产物过滤分离，先后用去离子水、甲醇洗涤以去除杂质离子和有机溶剂，干燥后在氮气气氛中500℃焙烧12小时，随后在空气气氛中500℃焙烧6小时，得到钙改性的纳米氧化镧CaO-La2O3催化剂，催化剂组成(质量百分含量)为La2O3 96.32％，CaO 3.68％。
将所制得的催化剂压片并破碎成20～40目，在固定床石英管反应器上进行甲烷氧化偶联反应，反应条件为CH4/O2体积比为20.0，反应压力为常压，反应温度为380、400℃，空速为5000h-1。反应结果见表1。
实施例2：
将一定量葡萄糖与丙烯酸溶解于去离子水中，搅拌混合均匀后加入硝酸镧和硝酸钙，搅拌形成透明溶液，各种添加物摩尔比为葡萄糖：丙烯酸：硝酸镧：硝酸锶：水＝0.2：0.4：0.5：0.5：200，在搅拌状态下用氨水调节上述所得物pH值至9.5，所得的凝胶物置于超声波装置，在40℃，超声波频率40kHz，超声波功率200W条件下进行超声振荡90分钟，然后转入晶化釜中，在静态、150℃、晶化200小时；待晶化完成冷却至室温后，将固体产物过滤分离，先后用去离子水、甲醇洗涤以去除杂质离子和有机溶剂，干燥后在氮气气氛中600℃焙烧6小时，随后在空气气氛中500℃焙烧6小时，得到锶改性的纳米氧化镧SrO-La2O3催化剂，催化剂组成(质量百分含量)为La2O3 75.87％，SrO 24.13％。
将所制得的催化剂压片并破碎成20～40目，在固定床石英管反应器上进行甲烷氧化偶联反应，反应条件为CH4/O2体积比为10.0，反应压力为常压，反应温度为380、450℃，空速为10000h-1。反应结果见表1。
实施例3：
将一定量果糖与丁烯酸溶解于去离子水中，搅拌混合均匀后加入醋酸镧和硝酸钡，搅拌形成透明溶液，各种添加物摩尔比为果糖：丁烯酸：醋酸镧：硝酸钡：水＝0.5：1.0：0.95：0.05：150，在搅拌状态下用氨水调节上述所得物pH值至10.0，所得的凝胶物置于超声波装置，在50℃，超声波频率50kHz，超声波功率500W条件下进行超声振荡60分钟，然后转入晶化釜中，在动态、160℃、晶化150小时；待晶化完成冷却至室温后，将固体产物过滤分离，先后用去离子水、乙醇洗涤以去除杂质离子和有机溶剂，干燥后在氩气气氛中600℃焙烧6小时，随后在空气气氛中600℃焙烧4小时，得到钡改性的纳米氧化镧BaO-La2O3催化剂，催化剂组成(质量百分含量)为La2O3 97.58％，BaO 2.42％。
将所制得的催化剂压片并破碎成20～40目，在固定床石英管反应器上进行甲烷氧化偶联反应，反应条件为CH4/O2体积比为10.0，反应压力为常压，反应温度为400、500℃，空速为20000h-1。反应结果见表1。
实施例4：
将一定量果糖与丙烯酸甲酯溶解于去离子水中，搅拌混合均匀后加入醋酸镧和醋酸铈，搅拌形成透明溶液，各种添加物摩尔比为果糖：丙烯酸甲酯：醋酸镧：醋酸铈：水＝0.5：1.0：0.98：0.02：600，在搅拌状态下用氨水调节上述所得物pH值至10.5，所得的凝胶物置于超声波装置，在70℃，超声波频率50kHz，超声波功率1000W条件下进行超声振荡30分钟，然后转入晶化釜中，在动态、180℃、晶化120小时；待晶化完成冷却至室温后，将固体产物过滤分离，先后用去离子水、乙醇洗涤以去除杂质离子和有机溶剂，干燥后在氩气气氛中700℃焙烧6小时，随后在空气气氛中600℃焙烧4小时，得到铈改性的纳米氧化镧CeO2-La2O3催化剂，催化剂组成(质量百分含量)为La2O3 98.93％，CeO2 1.07％。
将所制得的催化剂压片并破碎成20～40目，在固定床石英管反应器上进行甲烷氧化偶联反应，反应条件为CH4/O2体积比为5.0，反应压力为常压，反应温度为380、500℃，空速为30000h-1。反应结果见表1。
实施例5：
将一定量蔗糖与丙烯酸甲酯溶解于去离子水中，搅拌混合均匀后加入氯化镧和硝酸氧锆，搅拌形成透明溶液，各种添加物摩尔比为蔗糖：丙烯酸甲酯：氯化镧：硝酸氧锆：水＝1.5：3.0：0.99：0.01：1200，在搅拌状态下用氨水调节上述所得物pH值至11.0，所得的凝胶物置于超声波装置，在90℃，超声波频率60kHz，超声波功率1500W条件下进行超声振荡20分钟，然后转入晶化釜中，在动态、200℃、晶化90小时；待晶化完成冷却至室温后，将固体产物过滤分离，先后用去离子水、丙酮洗涤以去除杂质离子和有机溶剂，干燥后在氦气气氛中700℃焙烧4小时，随后在空气气氛中500℃焙烧6小时，得到锆改性的纳米氧化镧ZrO2-La2O3催化剂，催化剂组成(质量百分含量)为La2O3 99.62％，ZrO2 0.38％。
将所制得的催化剂压片并破碎成20～40目，在固定床石英管反应器上进行甲烷氧化偶联反应，反应条件为CH4/O2体积比为3.0，反应压力为常压，反应温度为380、400℃，空速为50000h-1。反应结果见表1。
实施例6：
将一定量蔗糖与甲基丙烯酸甲酯溶解于去离子水中，搅拌混合均匀后加入氯化镧和氧氯化锆，搅拌形成透明溶液，各种添加物摩尔比为蔗糖：甲基丙烯酸甲酯：氯化镧：氧氯化锆：水＝2.5：5.0：0.995：0.005：1500，在搅拌状态下用氨水调节上述所得物pH值至11.0，所得的凝胶物置于超声波装置，在60℃，超声波频率60kHz，超声波功率2500W条件下进行超声振荡10分钟，然后转入晶化釜中，在动态、240℃、晶化30小时；待晶化完成冷却至室温后，将固体产物过滤分离，先后用去离子水、丙酮洗涤以去除杂质离子和有机溶剂，干燥后在氦气气氛中800℃焙烧1小时，随后在空气气氛中800℃焙烧1小时，得到锆改性的纳米氧化镧ZrO2-La2O3催化剂，催化剂组成(质量百分含量)为La2O3 99.81％，ZrO2 0.19％。
将所制得的催化剂压片并破碎成20～40目，在固定床石英管反应器上进行甲烷氧化偶联反应，反应条件为CH4/O2体积比为3.0，反应压力为常压，反应温度为380、400℃，空速为60000h-1。反应结果见表1。
实施例7：
将一定量葡萄糖、果糖与甲基丙烯酸甲酯溶解于去离子水中，搅拌混合均匀后加入硝酸镧和醋酸锶，搅拌形成透明溶液，各种添加物摩尔比为葡萄糖：果糖：甲基丙烯酸甲酯：硝酸镧：醋酸锶：水＝0.5:0.5：1.5：0.8：0.2：900，在搅拌状态下用氨水调节上述所得物pH值至10.0，所得的凝胶物置于超声波装置，在60℃，超声波频率50kHz，超声波功率800W条件下进行超声振荡60分钟，然后转入晶化釜中，在静态、180℃、晶化12小时；待晶化完成冷却至室温后，将固体产物过滤分离，先后用去离子水、甲苯洗涤以去除杂质离子和有机溶剂，干燥后在氮气气氛中550℃焙烧9小时，随后在空气气氛中550℃焙烧3小时，得到锶改性的纳米氧化镧SrO-La2O3催化剂，催化剂组成(质量百分含量)为La2O3 92.64％，SrO7.36％。
将所制得的催化剂压片并破碎成20～40目，在固定床石英管反应器上进行甲烷氧化偶联反应，反应条件为CH4/O2体积比为2.0，反应压力为常压，反应温度为400、450℃，空速为100000h-1。反应结果见表1。
实施例8：
将一定量葡萄糖、蔗糖与丙烯酸溶解于去离子水中，搅拌混合均匀后加入醋酸镧、醋酸钙和硝酸锆，搅拌形成透明溶液，各种添加物摩尔比为葡萄糖：蔗糖：甲基丙烯酸甲酯：硝酸镧：醋酸钙：硝酸锆：水＝1.0：1.0：3.0：0.6：0.2：0.2：450，在搅拌状态下用氨水调节上述所得物pH值至10.0，所得的凝胶物置于超声波装置，在45℃，超声波频率50kHz，超声波功率800W条件下进行超声振荡90分钟，然后转入晶化釜中，在静态、160℃、晶化120小时；待晶化完成冷却至室温后，将固体产物过滤分离，先后用去离子水、苯洗涤以去除杂质离子和有机溶剂，干燥后在氮气气氛中550℃焙烧9小时，随后在空气气氛中500℃焙烧12小时，得到钙、锆改性的纳米氧化镧CaO-ZrO2-La2O3催化剂，催化剂组成(质量百分含量)为La2O384.51％，CaO 4.84％，ZrO2 10.65％。
将所制得的催化剂压片并破碎成20～40目，在固定床石英管反应器上进行甲烷氧化偶联反应，反应条件为CH4/O2体积比为8.0，反应压力为常压，反应温度为380、420℃，空速为30000h-1。反应结果见表1。
实施例9：
将一定量葡萄糖、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯溶解于去离子水中，搅拌混合均匀后加入硝酸镧、氯化锶和氯化钡，搅拌形成透明溶液，各种添加物摩尔比为葡萄糖：丙烯酸：甲基丙烯酸甲酯：硝酸镧：氯化锶：氯化钡：水＝0.6：0.45：0.45：0.75：0.125：0.125：450，在搅拌状态下用氨水调节上述所得物pH值至9.0，所得的凝胶物置于超声波装置，在80℃，超声波频率55kHz，超声波功率900W条件下进行超声振荡60分钟，然后转入晶化釜中，在动态、170℃、晶化100小时；待晶化完成冷却至室温后，将固体产物过滤分离，先后用去离子水、甲苯洗涤以去除杂质离子和有机溶剂，干燥后在氩气气氛中650℃焙烧5小时，随后在空气气氛中700℃焙烧1小时，得到锶、钡改性的纳米氧化镧SrO-BaO-La2O3催化剂，催化剂组成(质量百分含量)为La2O3 88.38％，SrO 4.68％，BaO 6.94％。
将所制得的催化剂压片并破碎成20～40目，在固定床石英管反应器上进行甲烷氧化偶联反应，反应条件为CH4/O2体积比为3.0，反应压力为常压，反应温度为390、450℃，空速为10000h-1。反应结果见表1。
实施例10：
将一定量葡萄糖、丙烯酸、丙烯酸甲酯溶解于去离子水中，搅拌混合均匀后加入硝酸镧、硝酸铈铵、硝酸锶和醋酸钡，搅拌形成透明溶液，各种添加物摩尔比为葡萄糖：丙烯酸：丙烯酸甲酯：硝酸镧：硝酸铈铵：硝酸锶：醋酸钡：水＝0.3：0.3：0.3：0.7：0.1：0.1：0.1：600，在搅拌状态下用氨水调节上述所得物pH值至9.0，所得的凝胶物置于超声波装置，在80℃，超声波频率40kHz，超声波功率1000W条件下进行超声振荡30分钟，然后转入晶化釜中，在动态、200℃、晶化100小时；待晶化完成冷却至室温后，将固体产物过滤分离，先后用去离子水、乙醇洗涤以去除杂质离子和有机溶剂，干燥后在氩气气氛中700℃焙烧5小时，随后在空气气氛中600℃焙烧3小时，得到铈、锶、钡改性的纳米氧化镧CeO2-SrO-BaO-La2O3催化剂，催化剂组成(质量百分含量)为La2O3 84.17％，CeO2 6.35％，SrO 3.82％，BaO 5.66％。
将所制得的催化剂压片并破碎成20～40目，在固定床石英管反应器上进行甲烷氧化偶联反应，反应条件为CH4/O2体积比为6.0，反应压力为常压，反应温度为380、400℃，空速为20000h-1。反应结果见表1。
对比例1：
将硝酸镧、氯化锶和氯化钡溶解于去离子水中，搅拌形成透明溶液，各种添加物摩尔比为硝酸镧：氯化锶：氯化钡：水＝0.75：0.125：0.125：450，在搅拌状态下用氨水调节上述溶液pH值至9.0，将所得的沉淀物过滤分离，并用去离子水洗涤至中性，干燥后在氩气气氛中650℃焙烧5小时，随后在空气气氛中700℃焙烧1小时，得到锶、钡改性的氧化镧SrO-BaO-La2O3对比催化剂，催化剂组成(质量百分含量)为La2O3 88.38％，SrO 4.68％，BaO6.94％。
将所制得的催化剂压片并破碎成20～40目，在固定床石英管反应器上进行甲烷氧化偶联反应，反应条件为CH4/O2体积比为3.0，反应压力为常压，反应温度为390、450℃，空速为10000h-1。反应结果见表1。
对比例2：
将一定量葡萄糖、丙烯酸溶解于去离子水中，搅拌混合均匀后加入硝酸镧，搅拌形成透明溶液，各种添加物摩尔比为葡萄糖：丙烯酸：硝酸镧：水＝0.6：0.9：1.0：450，在搅拌状态下用氨水调节上述所得物pH值至9.0，所得的凝胶物置于超声波装置，在80℃，超声波频率55kHz，超声波功率900W条件下进行超声振荡60分钟，然后转入晶化釜中，在动态、170℃、晶化100小时；待晶化完成冷却至室温后，将固体产物过滤分离，先后用去离子水、甲苯洗涤以去除杂质离子和有机溶剂，干燥后在氩气气氛中650℃焙烧5小时，随后在空气气氛中700℃焙烧1小时，得到纳米氧化镧催化剂。将所制得的催化剂压片并破碎成20～40目，在固定床石英管反应器上进行甲烷氧化偶联反应，反应条件为CH4/O2体积比为3.0，反应压力为常压，反应温度为380、400℃，空速为10000h-1。反应结果见表1。
表1、甲烷氧化偶联催化剂的评价结果
Figure BDA0001888295820000091
Figure BDA0001888295820000101
*包含3％以下的C3+烃。
如上表所示，本发明利用水热晶化法制备的纳米花状氧化镧基甲烷氧化偶联催化剂，表现出优异的反应性能，在反应原料气CH4/O2比为20.0～2.0，反应压力为常压，反应温度为380～500℃，反应气体积空速为5000～100000h-1下，CH4转化率在21.89～36.76％，C2烃选择性在52.51～67.54％。在优选的条件下，CH4转化率为32.19％，C2烃选择性为64.35％，C2烃收率可达到20.71％(实施例9，450℃)；对比例1采用常规沉淀法制备锶、钡改性的氧化镧催化剂，在所选择的应用条件下几乎没有活性；对比例2未改性的纳米花状氧化镧催化剂，在所选择的应用条件下总体性能显著低于本发明提供的甲烷氧化偶联催化剂。

Claims (9)

1.一种纳米甲烷氧化偶联催化剂，其特征在于纳米甲烷氧化偶联催化剂是以氧化镧为活性组分，在活性组分的基础上添加氧化物助剂MOx，活性组分La2O3中金属与助剂MOx金属摩尔比为1：1～200：1，于所述的氧化物助剂MOx中的M为Ca、Sr、Ba、Ce、Zr中的一种或几种，其制备方法包括如下步骤：
（1）将有机糖类与有机酸和/或酯溶解于去离子水中，搅拌混合均匀后加入活性组分和助剂的可溶性前驱体，搅拌形成透明溶液，各种物料摩尔比为，有机糖：有机酸或酯：总金属：水=0.1～2.5：0.2～5：1：150～1500；
（2）在搅拌状态下用氨水调节步骤（1）的溶液pH值至9～11，得到的凝胶物置于超声波装置，在25～90℃，超声波频率40～60kHz，超声波功率100～2500W条件下进行超声振荡10～180分钟，然后转入晶化釜中，在140～240℃、晶化12～240小时；
（3）待晶化完成冷却至室温后，将固体产物过滤分离，先后用去离子水、有机溶剂洗涤以去除杂质离子，干燥后在氮气、氩气或氦气气氛中500～800℃焙烧1～12小时，随后在空气气氛中500～800℃焙烧1～12小时，得到纳米甲烷氧化偶联催化剂。
2.如权利要求1所述的一种纳米甲烷氧化偶联催化剂，其特征在于所述骤（1）的有机糖类是葡萄糖、果糖或蔗糖中的一种或多种构成的混合物。
3.如权利要求1所述的一种纳米甲烷氧化偶联催化剂，其特征在于所述步骤（1）的有机酸为丙烯酸、丁烯酸或甲基丙烯酸中的一种或几种，酯是丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯中的一种或两种。
4.如权利要求1所述的一种纳米甲烷氧化偶联催化剂，其特征在于所述制备步骤（1）的活性组分的可溶性前驱体为硝酸镧、醋酸镧或氯化镧中一种。
5.如权利要求1所述的一种纳米甲烷氧化偶联催化剂，其特征在于所述步骤（1）所用的氧化物助剂的可溶性前驱体为硝酸钙、氯化钙、醋酸钙、硝酸锶、氯化锶、醋酸锶、硝酸钡、氯化钡、醋酸钡、硝酸铈、氯化铈、硝酸铈铵、醋酸铈、硝酸锆、氯化锆、硝酸氧锆、氯化氧锆或醋酸锆中一种。
6.如权利要求1所述的一种纳米甲烷氧化偶联催化剂，其特征在于所述步骤（2）中晶化的方式是自身压力下静态晶化或动态晶化。
7.如权利要求1所述的一种纳米甲烷氧化偶联催化剂，其特征在于所述步骤（3）的有机溶剂是甲醇、乙醇、丙酮、苯或甲苯。
8.如权利要求1所述的一种纳米甲烷氧化偶联催化剂的应用，其特征在于纳米甲烷氧化偶联催化剂应用于甲烷氧化偶联制C2烃。
9.如权利要求8所述的一种纳米甲烷氧化偶联催化剂的应用，其特征在于纳米甲烷氧化偶联催化剂的应用条件如下：
反应原料气CH4/O2体积比为20.0～2.0，反应压力为常压，反应温度为380～500℃，反应气体积空速为5000～100000 h-1。
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