CN111701608B - 一种水滑石辅助制备钒磷氧催化剂的方法 - Google Patents

一种水滑石辅助制备钒磷氧催化剂的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111701608B
CN111701608B CN202010657794.4A CN202010657794A CN111701608B CN 111701608 B CN111701608 B CN 111701608B CN 202010657794 A CN202010657794 A CN 202010657794A CN 111701608 B CN111701608 B CN 111701608B
Authority
CN
China
Prior art keywords
vanadium
hydrotalcite
phosphorus
source
oxygen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010657794.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111701608A (zh
Inventor
刘瑞霞
张慧玲
李英葳
张永康
代飞
张瑞锐
张锁江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Process Engineering of CAS
Original Assignee
Institute of Process Engineering of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Process Engineering of CAS filed Critical Institute of Process Engineering of CAS
Priority to CN202010657794.4A priority Critical patent/CN111701608B/zh
Publication of CN111701608A publication Critical patent/CN111701608A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111701608B publication Critical patent/CN111701608B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/14Phosphorus; Compounds thereof
    • B01J27/186Phosphorus; Compounds thereof with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J27/195Phosphorus; Compounds thereof with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium with vanadium, niobium or tantalum
    • B01J27/198Vanadium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/0009Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D307/00Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D307/02Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
    • C07D307/34Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D307/56Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D307/60Two oxygen atoms, e.g. succinic anhydride

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明涉及一种水滑石辅助钒磷氧催化剂的制备方法,其包括以下步骤:制备钒磷氧前驱体:将钒源、苯甲醇和C3~C8的一元醇混合,得到混合料,再加入磷源,升温至100℃~200℃,继续反应,产物过滤干燥,获得所述钒磷氧前驱体;制备水滑石添加剂:将水溶性的无机锌源,无机镁源,无机铝源溶解于水中,加入碱源,加热至65~200℃反应,降温后老化6~12h,过滤,洗涤,干燥,在350‑550℃下焙烧,获得所述水滑石添加剂。将水滑石添加剂与钒磷氧前驱体按照质量比1~10:100混合,加热至300~500℃焙烧,获得所述水滑石辅助钒磷氧催化剂。

Description

一种水滑石辅助制备钒磷氧催化剂的方法
技术领域
本发明属于化工催化领域,涉及一种水滑石辅助制备钒磷氧催化剂的方法。
背景技术
顺丁烯二酸酐,简称顺酐,又名马来酸酐,是一种重要的有机化工原料和精细化工产品,是目前世界上仅次于苯酐和醋酐的第三大酸酐,主要用于生产不饱和聚酯树脂,醇酸树脂,用于农药,医药,涂料,油墨,润滑油添加剂,纺织品整理剂,食品添加剂以及表面活性剂,1,4-丁二醇,γ-丁内酯,四氢呋喃等一系列重要的有机化学品和精细化学品。
钒磷氧系催化剂是目前正丁烷氧化制顺酐最有效的催化剂,它的催化活性和选择性与前驱体的制备方法有很大关系,并且助剂的添加对催化剂的性能也有非常大的影响。因此,为了提高钒磷氧催化剂的活性和选择性,大量国内外学者对其制备过程进行了深入研究。例如,专利US4288372从La、Ce等稀土金属的硝酸盐或Zn、Co、Cu等过渡金属的氯化物或硝酸盐中选择一种作为助剂加入钒磷氧催化体系中,以提高催化剂的选择性。专利CN101157048A提出了一种纳米结构催化剂的制备方法,在常规有机溶剂法的制备基础上,通过制备钒磷氧前驱体过程中引入铋盐等助剂、二甲亚砜和聚乙二醇,直接制备出具有纳米结构的催化剂。专利CN93114501.5在钒磷氧体系中加入了第三组分锌和第四组分过渡金属来提高催化剂的活性和选择性。专利CN104492468B在钒磷氧体系中加入了Ce、La、Fe、Nb、Zr、Bi、Ti、Co、Mo、Ni和W中的一种或两种作为助催化剂,以提高催化剂的活性和选择性。
上述专利通过添加助催化剂使钒磷氧催化剂的性能有一定的提高,但效果并不显著。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题,本发明的目的在于提供一种新型水滑石(LDO)辅助的钒磷氧催化剂,从而提高钒磷氧催化剂在正丁烷氧化制顺酐反应中活性和选择性。
本发明提供一种水滑石辅助钒磷氧催化剂的制备方法,其包括以下步骤:
制备钒磷氧前驱体:将钒源、苯甲醇和C3~C8的一元醇混合,得到混合料,再加入磷源,升温至100℃~200℃,继续反应,产物过滤干燥,获得所述钒磷氧前驱体;
制备水滑石添加剂:将水溶性的无机锌源、无机镁源、无机铝源溶解于水中,加入碱源,加热至65~200℃反应,降温后老化6~12h,过滤,洗涤,干燥,在350-550℃下焙烧,获得所述水滑石添加剂;
将水滑石添加剂与钒磷氧前驱体按照质量比1~10:100混合,加热至300~500℃焙烧,获得所述水滑石辅助钒磷氧催化剂。
本发明还提供一种如上述水滑石辅助钒磷氧催化剂的制备方法获得的水滑石辅助钒磷氧催化剂在正丁烷选择性氧化制顺酐中的应用。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
(1)本发明所使用的水滑石助剂合成简单,成本低廉,具有助剂种类可调控,酸碱性可调控的特点,并且相比无水滑石添加以及普通金属添加的钒磷氧催化剂,该催化剂的活性,选择性都得到了显著提高。
(2)本发明采用水滑石助剂辅助制备的钒磷氧催化剂,在加入对反应有利的金属助剂的同时还能调控加入的水滑石的酸碱性,酸碱性可调的水滑石材料的加入,使制得的钒磷氧催化剂的整体酸碱性发生变化,从而有效提高了钒磷氧催化剂的活性及选择性。
(3)本发明的方法中水滑石助剂是由金属氧化物有序排列形成的水滑石层板,金属助剂与层板之间具有较强的相互作用,因此相比传统的浸渍金属法,本发明的催化剂克服了传统方法中金属化合物直接添加,添加过程中产生氮氧化物气体,成本高,在催化剂使用过程中金属流失、造成二次污染等缺点,符合绿色化学的发展要求,并且水滑石辅助制备的钒磷氧催化剂其选择性及转化率均有较大提升。
附图说明
图1是实施例1、实施例2、实施例3和实施例4中水滑石添加剂的NH3-TPD图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种水滑石辅助钒磷氧催化剂的制备方法,其包括以下步骤:
制备钒磷氧前驱体:将钒源、苯甲醇和C3~C8的一元醇混合,得到混合料,再加入磷源,升温至100℃~200℃,继续反应,产物过滤干燥,获得所述钒磷氧前驱体;
制备水滑石添加剂:将水溶性的无机锌源、无机镁源、无机铝源溶解于水中,加入碱源,加热至65~200℃反应,降温后老化6~12h,过滤,洗涤,干燥,在350-550℃下焙烧,获得所述水滑石添加剂;
将水滑石添加剂与钒磷氧前驱体按照质量比1~10:100混合,加热至300~500℃焙烧,获得所述水滑石辅助钒磷氧催化剂。
具体地,所述C3~C8的一元醇为丙醇、异丁醇、正丁醇、戊醇、己醇、庚醇和辛醇中的至少一种。优选地,所述一元醇为异丁醇,所述苯甲醇和C3~C8的一元醇的体积比为1:1~50,更优选地,体积比为1:1~25。所述钒源的浓度为0.02g/mL~0.12g/mL,所述磷源中的磷和钒源中的钒的摩尔比为(0.8~1.5):1。
优选地,所述制备钒磷氧前驱体具体为,将钒源、苯甲醇和C3~C8的一元醇混合,加热至120~140℃,回流3~10h,得到混合料,再加入磷源,升温至120℃~140℃,继续反应,在持续搅拌下加热回流6-18h,产物过滤,在120~150℃下干燥10~20h,获得所述钒磷氧前驱体。
具体地,所述无机锌源为硫酸锌、硝酸锌和氯化锌及其各自水合物中的至少一种,优选地,所述的无机锌源为硝酸锌或其水合物;所述无机镁源为硫酸镁、硝酸镁和氯化镁及其各自水合物中的至少一种,优选地,所述无机镁源为硝酸镁或其水合物;所述的无机铝盐为硫酸铝、硝酸铝和氯化铝及其各自水合物中的至少一种,优选地,所述无机铝源为硝酸铝或其水合物。所述无机锌源、无机镁源、无机铝源中的锌和镁的物质的量总和与铝的物质的量比为1~4:1,即摩尔比(n(Zn+Mg):n(Al))为1~4:1,优选地,所述锌、镁和铝的摩尔比n(Zn+Mg):n(Al)=2~3:1。更优选地,所述镁和锌的摩尔比为1~5:10。
优选地,所述碱源为NaOH、尿素、NaOH和NaCO3缓冲液中的至少一种,更优选地,所述的碱源为尿素。
所述水滑石添加剂的制备具体为,将水溶性的无机锌源,无机镁源,无机铝源溶解于水中,加入碱源,调整溶液的pH使其pH=10~12,加热至80~150℃,搅拌回流反应5~12h,降温后老化6~12h,过滤,洗涤,在80~100℃下干燥10~20h得到水滑石前驱体,优选地,将所述水滑石前驱体在空气氛围中,于350-550℃下焙烧,获得所述水滑石添加剂。
优选地,将水滑石添加剂与钒磷氧前驱体按照质量比2~5:100通过真空球磨的方式进行机械混合,加热至350~480℃焙烧,获得所述水滑石辅助钒磷氧催化剂。通过调节碱土金属的加入量,使得催化剂中的酸性位发生变化,从而达到提高催化剂性能的目的。
本发明所提供的水滑石辅助钒磷氧催化剂的制备方法,可调控催化剂的酸碱性,活性和选择性相对于现有催化剂都得到了显著提高。
本发明实施例还提供一种如上述水滑石辅助钒磷氧催化剂的制备方法获得的水滑石辅助钒磷氧催化剂在正丁烷选择性氧化制顺酐中的应用。
以下通过具体实施例来举例说明水滑石辅助钒磷氧催化剂的制备方法。下面实施例中的化合物可分别根据现有方法直接制备而得,当然,在其它实施例中也可以直接从市场上购得,并不限于此。
实施例1:
制备钒磷氧前驱体
称取13.5g V2O5与苯甲醇和异丁醇混合,在机械搅拌下在135℃加热回流3h,然后,降温至80℃,加入9.4mL质量分数为85wt%的磷酸,升温至135℃,在持续搅拌下加热回流16h后,将所得产物过滤干燥得固体干燥制得钒磷氧前驱体。
制备水滑石助剂:Zn2Mg0.2Al1-LDO
按摩尔比Zn2+:Mg2+:Al3+为2:0.2:1称取Zn(NO3)2·6H2O的质量为11.91g,Mg(NO3)2·6H2O的质量为1.03g,Al(NO3)2·9H2O的质量为7.5g,将称好的金属盐放入500mL三口烧瓶中,随后加入12.68g尿素(n尿素=3.3×n(Zn2++Mg2++Al3+))然后加入200mL水,在磁力搅拌下120℃反应6h,然后老化12h,抽滤,洗涤,干燥得到Zn2Mg0.2Al1-LDH,将其在马弗炉中500℃下焙烧3h即得到水滑石助剂Zn2Mg0.2Al1-LDO。
将上述水滑石助剂Zn2Mg0.2Al1-LDO按2.5wt%的添加量加入到合成的钒磷氧前驱体中,然后将两者通过真空球磨方式充分混合,将混合好的粉末经压片,破碎,筛分,得到20~40目的水滑石辅助钒磷氧催化剂。
将上述水滑石辅助钒磷氧催化剂装入固定床反应器中进行性能评价。试验开始,催化剂在空速为2000h-1,含丁烷/空气(1.4/98.6)的气氛中缓慢升温至430℃中活化12h,钒磷氧活化完毕,将反应温度降至420℃进行正丁烷氧化制顺酐反应。反应结果见表一。
实施例2:
制备钒磷氧前驱体
称取13.5g V2O5与苯甲醇和异丁醇混合,在机械搅拌下135℃加热回流3h,然后,降温至80℃,加入9.4mL质量分数为85%wt的磷酸,升温至135℃,在持续搅拌下加热回流16h后,将所得产物过滤干燥得固体干燥制得钒磷氧前驱体。
制备水滑石助剂:Zn2Mg0.5Al1-LDO
按摩尔比Zn2+:Mg2+:Al3+为2:0.5:1称取Zn(NO3)2·6H2O的质量为11.91g,Mg(NO3)2·6H2O的质量为2.56g,Al(NO3)2·9H2O的质量为7.5g,将称好的金属盐放入500mL三口烧瓶中,随后加入13.87g尿素(n尿素=3.3×n(Zn2++Mg2++Al3+)),在磁力搅拌下120℃反应6h,然后老化12h,抽滤,洗涤,干燥得到Zn2Mg0.5Al1-LDH,将其在马弗炉中500℃下焙烧3h即得到水滑石助剂Zn2Mg0.5Al1-LDO。
将上述水滑石助剂Zn2Mg0.5Al1-LDO按2.5wt%的添加量加入到合成的钒磷氧前驱体粉末中,后将两者通过真空球磨方式充分混合,将混合好的粉末经压片,破碎,筛分,得到20~40目的水滑石辅助钒磷氧催化剂。
将上述水滑石辅助钒磷氧催化剂装入固定床反应器中进行性能评价。试验开始,催化剂在空速为2000h-1,含丁烷/空气(1.4/98.6)的气氛中缓慢升温至430℃中活化12h,钒磷氧活化完毕,将反应温度降至420℃进行正丁烷氧化制顺酐反应。反应结果见表一。
实施例3
制备钒磷氧前驱体
称取13.5g V2O5与苯甲醇和异丁醇混合,在机械搅拌下在135℃加热回流3h,然后,降温至80℃,加入9.4mL质量分数为85wt%的磷酸,升温至135℃,在持续搅拌下加热回流16h后,将所得产物过滤干燥得固体干燥制得钒磷氧前驱体。
制备水滑石助剂:Zn2Mg0.8Al1-LDO
按摩尔比Zn2+:Mg2+:Al3+为2:0.8:1称取Zn(NO3)2·6H2O的质量为11.91g,Mg(NO3)2·6H2O的质量为4.10g,Al(NO3)2·9H2O的质量为7.5g,将称好的金属盐放入500mL三口烧瓶中,随后加入15.06g尿素(n尿素=3.3×n(Zn2++Mg2++Al3+)),然后加入200mL水,在磁力搅拌下120℃反应6h,然后老化12h,抽滤,洗涤,干燥得到Zn2Mg0.8Al1-LDH,将其在马弗炉中500℃下焙烧3h即得到水滑石助剂Zn2Mg0.8Al1-LDO。
将上述水滑石助剂Zn2Mg0.8Al1-LDO按2.5wt%的添加量加入到合成的钒磷氧前驱体中,后将两者通过真空球磨方式充分混合,将混合好的粉末经压片,破碎,筛分,得到20~40目的水滑石辅助钒磷氧催化剂;
将上述水滑石辅助钒磷氧催化剂装入固定床反应器中进行性能评价试验开始,催化剂在空速为2000h-1,含丁烷/空气(1.4/98.6)的气氛中缓慢升温至430℃中活化12h,钒磷氧活化完毕,将反应温度降至420℃进行正丁烷氧化制顺酐反应。反应结果见表一。
实施例4
制备钒磷氧前驱体
称取13.5g V2O5与苯甲醇和异丁醇混合,在机械搅拌下在135℃加热回流3h,然后,降温至80℃,加入9.4mL质量分数为85wt%的磷酸,升温至135℃,在持续搅拌下加热回流16h后,将所得产物过滤干燥得固体干燥制得钒磷氧前驱体。
制备水滑石助剂:Zn2Mg1Al1-LDO
按摩尔比Zn2+:Mg2+:Al3+为2:1:1称取Zn(NO3)2·6H2O的质量为11.91g,Mg(NO3)2·6H2O的质量为5.12g,Al(NO3)2·9H2O的质量为7.5g,将称好的金属盐放入500mL三口烧瓶中,随后加入15.86g尿素(n尿素=3.3×n(Zn2++Mg2++Al3+)),然后加入200mL水,在磁力搅拌下120℃反应6h,然后老化12h,抽滤,洗涤,干燥得到Zn2Mg0.8Al1-LDH,将其在马弗炉中500℃下焙烧3h即得到水滑石助剂Zn2Mg1Al1-LDO。
将上述水滑石助剂Zn2Mg1Al1-LDO按2.5wt%的添加量加入到合成的钒磷氧前驱体中,后将两者通过真空球磨方式充分混合,将混合好的粉末经压片,破碎,筛分,得到20~40目的水滑石辅助钒磷氧催化剂;
将上述水滑石辅助钒磷氧催化剂装入固定床反应器中进行性能评价。试验开始,催化剂在空速为2000h-1,含丁烷/空气(1.4/98.6)的气氛中缓慢升温至430℃中活化12h,钒磷氧活化完毕,将反应温度降至420℃进行正丁烷氧化制顺酐反应。反应结果见表一。
实施例5
制备钒磷氧前驱体
称取13.5g V2O5与苯甲醇和异丁醇混合,在机械搅拌下在135℃加热回流3h,然后,降温至80℃,加入9.4mL质量分数为85wt%的磷酸,升温至135℃,在持续搅拌下加热回流16h后,将所得产物过滤干燥得固体干燥制得钒磷氧前驱体。
制备水滑石助剂:Zn2Mg1.2Al1-LDO
按摩尔比Zn2+:Mg2+:Al3+为2:1.2:1称取Zn(NO3)2·6H2O的质量为11.91g,Mg(NO3)2·6H2O的质量为6.16g,Al(NO3)2·9H2O的质量为7.5g,将称好的金属盐放入500mL三口烧瓶中,随后加入16.65g尿素(n尿素=3.3×n(Zn2++Mg2++Al3+)),然后加入200mL水,在磁力搅拌下120℃反应6h,然后老化12h,抽滤,洗涤,干燥得到Zn2Mg1.2Al1-LDH,将其在马弗炉中500℃下焙烧3h即得到水滑石助剂。
将上述水滑石助按2.5wt%的添加量加入到合成的钒磷氧前驱体中,后将两者通过真空球磨方式充分混合,将混合好的粉末经压片,破碎,筛分,得到20~40目的水滑石辅助钒磷氧催化剂;
将上述水滑石辅助钒磷氧催化剂装入固定床反应器中进行性能评价。试验开始,催化剂在空速为2000h-1,含丁烷/空气(1.4/98.6)的气氛中缓慢升温至430℃中活化12h,钒磷氧活化完毕,将反应温度降至420℃进行正丁烷氧化制顺酐反应。反应结果见表一。
实施例6
制备钒磷氧前驱体
称取13.5g V2O5与苯甲醇和异丁醇混合,在机械搅拌下在135℃加热回流3h,然后,降温至80℃,加入9.4mL质量分数为85wt%的磷酸,升温至135℃,在持续搅拌下加热回流16h后,将所得产物过滤干燥得固体干燥制得钒磷氧前驱体。
制备水滑石助剂:Zn2Mg1.5Al1-LDO
按摩尔比Zn2+:Mg2+:Al3+为2:1.5:1称取Zn(NO3)2·6H2O的质量为11.91g,Mg(NO3)2·6H2O的质量为7.69g,Al(NO3)2·9H2O的质量为7.5g,将称好的金属盐放入500mL三口烧瓶中,随后加入17.84g尿素(n尿素=3.3×n(Zn2++Mg2++Al3+)),然后加入200mL水,在磁力搅拌下120℃反应6h,然后老化12h,抽滤,洗涤,干燥得到Zn2Mg1.5Al1-LDH,将其在马弗炉中500℃下焙烧3h即得到水滑石助剂。
将上述水滑石助剂按2.5wt%的添加量加入到合成的钒磷氧前驱体中,后将两者通过真空球磨方式充分混合,将混合好的粉末经压片,破碎,筛分,得到20~40目的水滑石辅助钒磷氧催化剂;
将上述水滑石辅助钒磷氧催化剂装入固定床反应器中进行性能评价。试验开始,催化剂在空速为2000h-1,含丁烷/空气(1.4/98.6)的气氛中缓慢升温至430℃中活化12h,钒磷氧活化完毕,将反应温度降至420℃进行正丁烷氧化制顺酐反应。反应结果见表一。
对比例1
称取13.5g V2O5与苯甲醇和异丁醇混合,在机械搅拌下在135℃加热回流3h,然后,降温至80℃,加入9.4mL质量分数为85wt%的磷酸,升温至135℃,在持续搅拌下加热回流16h后,将所得产物过滤干燥得固体干燥制得钒磷氧前驱体。然后将钒磷氧前驱体粉末经压片,破碎,筛分,得到20~40目的细颗粒催化剂。
将上述水滑石辅助钒磷氧催化剂装入固定床反应器中进行性能评价。试验开始,催化剂在空速为2000h-1,含丁烷/空气(1.4/98.6)的气氛中缓慢升温至430℃中活化12h,钒磷氧活化完毕,将反应温度降至420℃进行正丁烷氧化制顺酐反应。反应结果见表一。
表1
Figure BDA0002577375900000111
由表1的评价结果可知,水滑石助剂在催化剂的制备中起到了关键的作用,无论是正丁烷的转化率,还是顺酐的选择性和顺酐的收率都得到了显著的提高,并且本发明的制备方法中,通过微调水滑石助剂中镁的加入量得到了最优的催化效果。
表2
Figure BDA0002577375900000121
图1是实施例1、实施例2、实施例3和实施例4中水滑石助剂的NH3-TPD图,从拟合结果可以看出,不同组分水滑石助剂均含有三种酸性位点,并且从表2不同组分水滑石助剂的NH3-TPD处理结果可以看出,制得的水滑石助剂中的中强酸性位的酸量随着助剂中镁的加入量在缓慢增加,结合表一的实验结果可以发现,当助剂中镁的摩尔占比从0.2增加到1.5时,制得的催化剂在正丁烷氧化反应中的性能呈现先增加后降低的趋势,峰值出现在Zn2Mg1Al1-LDO-VPO处,即Zn2Mg1Al1-LDO加入后钒磷氧催化剂的性能最优。通过实验发现最优催化剂Zn2Mg1Al1-LDO-VPO,正丁烷的转化率相比不加水滑石助剂的钒磷氧提高了4.0%,选择性提高了7.8%,顺酐的摩尔收率较不加助剂的钒磷氧提高了9.8%,达到64.2%,说明适宜的中强酸性位有利于正丁烷氧化制顺酐反应的进行,从而提高催化剂的活性和选择性。
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法,但本发明并不局限于上述详细方法,即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (8)

1.一种水滑石辅助钒磷氧催化剂的制备方法,其包括以下步骤:
制备钒磷氧前驱体:将钒源、苯甲醇和C3~C8的一元醇混合,得到混合料,再加入磷源,升温至100℃~200℃,继续反应,产物过滤干燥,获得所述钒磷氧前驱体;
制备水滑石添加剂:将水溶性的无机锌源、无机镁源、无机铝源溶解于水中,加入碱源,加热至65~200℃反应,降温后老化6~12h,过滤,洗涤,干燥,在350-550℃下焙烧,获得所述水滑石添加剂,所述无机锌源、无机镁源、无机铝源中的锌和镁的物质的量总和与铝的物质的量比为1~4:1,所述镁和锌的摩尔比为1~5:10;
将水滑石添加剂与钒磷氧前驱体按照质量比1~10:100混合,加热至300~500℃焙烧,获得所述水滑石辅助钒磷氧催化剂。
2.根据权利要求1所述的水滑石辅助钒磷氧催化剂的制备方法,其特征在于,所述C3~C8的一元醇为丙醇、异丁醇、正丁醇、戊醇、己醇、庚醇和辛醇中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的水滑石辅助钒磷氧催化剂的制备方法,其特征在于,所述无机锌源为硫酸锌、硝酸锌和氯化锌及其各自水合物中的至少一种,所述无机镁源为硫酸镁、硝酸镁和氯化镁及其各自水合物中的至少一种,所述的无机铝盐为硫酸铝、硝酸铝和氯化铝及其各自水合物中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的水滑石辅助钒磷氧催化剂的制备方法,其特征在于,所述碱源为NaOH、尿素、由NaOH和NaCO3组成的缓冲液中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的水滑石辅助钒磷氧催化剂的制备方法,其特征在于,所述制备钒磷氧前驱体为:将钒源、苯甲醇和C3~C8的一元醇混合,加热至120~140℃,回流3~10h,得到混合料,再加入磷源,升温至120℃~140℃,继续反应,在持续搅拌下加热回流6-18h,产物过滤,在120~150℃下干燥10~20h,获得所述钒磷氧前驱体。
6.根据权利要求1所述的水滑石辅助钒磷氧催化剂的制备方法,其特征在于,所述制备水滑石添加剂为:将水溶性的无机锌源、无机镁源、无机铝源溶解于水中,加入碱源,加热至80~150℃,搅拌回流反应5~12h,降温后老化6~12h,过滤,洗涤,在80~100℃下干燥10~20h得到水滑石前驱体,将所述水滑石前驱体在空气氛围中,于350-550℃下焙烧,获得所述水滑石添加剂。
7.根据权利要求1所述的水滑石辅助钒磷氧催化剂的制备方法,其特征在于,所述水滑石添加剂与钒磷氧前驱体按照质量比2~5:100混合。
8.一种如权利要求1所述的水滑石辅助钒磷氧催化剂的制备方法获得的水滑石辅助钒磷氧催化剂在正丁烷选择性氧化制顺酐中的应用。
CN202010657794.4A 2020-07-09 2020-07-09 一种水滑石辅助制备钒磷氧催化剂的方法 Active CN111701608B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010657794.4A CN111701608B (zh) 2020-07-09 2020-07-09 一种水滑石辅助制备钒磷氧催化剂的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010657794.4A CN111701608B (zh) 2020-07-09 2020-07-09 一种水滑石辅助制备钒磷氧催化剂的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111701608A CN111701608A (zh) 2020-09-25
CN111701608B true CN111701608B (zh) 2021-08-31

Family

ID=72546229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010657794.4A Active CN111701608B (zh) 2020-07-09 2020-07-09 一种水滑石辅助制备钒磷氧催化剂的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111701608B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112892566B (zh) * 2021-01-21 2022-02-22 中国科学院过程工程研究所 一种调控钒磷氧催化剂中钒价态的方法及其应用
WO2024084002A1 (en) 2022-10-21 2024-04-25 Clariant International Ltd Mechanically stable vpo catalyst and process for the production thereof

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0961770A1 (en) * 1997-01-29 1999-12-08 Reilly Industries, Inc. Processes for producing 3-cyanopyridine from 2-methyl-1,5-pentanediamine
CN101940927A (zh) * 2010-08-27 2011-01-12 北京化工大学 催化顺酐加氢制γ-丁内酯的高分散铜锌钛催化剂及其制备方法
CN103831114A (zh) * 2012-11-21 2014-06-04 上海华谊丙烯酸有限公司 铁酸盐催化剂、其制备方法和用途
CN104447263A (zh) * 2014-11-05 2015-03-25 南京师范大学 一种催化氧化一步合成香芹酮的方法
JP2016160243A (ja) * 2015-03-04 2016-09-05 国立大学法人大阪大学 1,4−ペンタンジオールの製造方法
CN107176898A (zh) * 2017-04-27 2017-09-19 常州大学 一种以类水滑石为催化剂高效催化分子氧氧化醇制备醛酮的方法
CN108325545A (zh) * 2018-02-09 2018-07-27 中国科学院过程工程研究所 一种磷酸氧钒催化剂、其制备方法及用途
CN109550515A (zh) * 2017-09-30 2019-04-02 中国科学院过程工程研究所 一种钒磷氧催化剂的制备方法及应用

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103537310A (zh) * 2012-07-12 2014-01-29 中国石油化工股份有限公司 正丁烷氧化制顺酐的催化剂及其方法
CN103769183B (zh) * 2012-10-24 2016-11-23 中国石油化工股份有限公司 一种钒磷氧化物及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0961770A1 (en) * 1997-01-29 1999-12-08 Reilly Industries, Inc. Processes for producing 3-cyanopyridine from 2-methyl-1,5-pentanediamine
CN101940927A (zh) * 2010-08-27 2011-01-12 北京化工大学 催化顺酐加氢制γ-丁内酯的高分散铜锌钛催化剂及其制备方法
CN103831114A (zh) * 2012-11-21 2014-06-04 上海华谊丙烯酸有限公司 铁酸盐催化剂、其制备方法和用途
CN104447263A (zh) * 2014-11-05 2015-03-25 南京师范大学 一种催化氧化一步合成香芹酮的方法
JP2016160243A (ja) * 2015-03-04 2016-09-05 国立大学法人大阪大学 1,4−ペンタンジオールの製造方法
CN107176898A (zh) * 2017-04-27 2017-09-19 常州大学 一种以类水滑石为催化剂高效催化分子氧氧化醇制备醛酮的方法
CN109550515A (zh) * 2017-09-30 2019-04-02 中国科学院过程工程研究所 一种钒磷氧催化剂的制备方法及应用
CN108325545A (zh) * 2018-02-09 2018-07-27 中国科学院过程工程研究所 一种磷酸氧钒催化剂、其制备方法及用途

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Oxidative Dehydrogenation of Ethanol over;Piriya Pinthong et al.;《Journal of Oleo Science》;20190710;第68卷(第7期);第679-687页 *
正丁烷氧化法制顺酐钒磷氧催化剂的研究进展;师慧敏等;《石油化工》;20130915;第42卷(第9期);第1044-1055页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111701608A (zh) 2020-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108325545B (zh) 一种磷酸氧钒催化剂、其制备方法及用途
CN111701608B (zh) 一种水滑石辅助制备钒磷氧催化剂的方法
CN111701609B (zh) 一种稀土基水滑石辅助钒磷氧催化剂的方法
KR101772247B1 (ko) 개선된 혼합 금속 산화물 암모산화 촉매
CN100444953C (zh) 一种水滑石/碳纳米管异质结构材料及其制备方法
JPH06502139A (ja) 疎水化二重層水酸化化合物
DE2460541A1 (de) Verfahren zur herstellung von methacrylsaeure
Wang et al. Zn/Fe mixed oxide: Heterogeneous catalyst for the synthesis of dimethyl carbonate from methyl carbamate and methanol
Mishra et al. Hydroxyapatite supported gold nanocatalyst for base-free oxidative esterification of 5-hydroxymethyl-2-furfural to 2, 5-furan dimethylcarboxylate with air as oxidant
JP2841324B2 (ja) メタクロレインの製造方法
CN108246325B (zh) 一种磷酸氧钒催化剂的制备方法及其用途
CN107790137A (zh) 一种铜锌催化剂的制法
US4374758A (en) Preparation of stable tellurium-containing solution from metallic tellurium and process for producing tellurium-antimony containing oxide catalyst using said solution
JP2893539B2 (ja) バナジウム―リン系結晶性酸化物およびそれを含有する触媒の製造法
JPS6123020B2 (zh)
CN1044339C (zh) 用于甲醇氧化制甲醛的催化剂的制法
DE10117273A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Hydroxyalkylcarbonsäureestern
EP1581340B1 (en) Process for preparing vanadyl pyrophosphate catalyst
JP2558036B2 (ja) メタクロレインおよび/またはメタクリル酸の製造方法
CN113509922B (zh) 一种用于合成脂肪族碳酸酯的催化剂及其制备方法和应用
DE2449991A1 (de) Verfahren zur herstellung von ungesaettigten aliphatischen carbonsaeuren und katalysatoren hierfuer
CN106582744B (zh) 提高正丁烷氧化制顺酐收率的催化剂的制备方法
KR20090016919A (ko) 개선된 아크릴산 제조용 촉매의 합성방법
CN113546636A (zh) 一种异丁烯或叔丁醇制甲基丙烯醛的催化剂及其制备方法
Gebresillase et al. Direct solvent-free selective hydrogenation of levulinic acid to valeric acid over multi-metal [NixCoyMnzAlw]-doped mesoporous silica catalysts

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant