CN114160133A - 一种Ag掺杂V2O5纳米带催化剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于甲苯气相氧化制苯甲醛催化剂领域，具体涉及一种Ag掺杂V2O5纳米带催化剂及其应用，所述催化剂通过以下步骤制备：(1)将无定型V2O5、NaNO3和Ag2O放入去离子水中按照质量比NaNO3:Ag2O:V2O5为0.27～0.67:0.05～0.15:1进行混合，对混合物进行超声波辐射；(2)将(1)所得混合物放入四氟乙烯反应釜中水热合成，得到沉淀物；(3)对(2)所得沉淀物洗涤、烘干，得Ag掺杂V2O5纳米带，(4)将(3)所得Ag掺杂V2O5纳米带在碱溶液中搅拌，V2O5与碱溶液的质量体积比1:5～1:15g/mL，然后离心、洗涤和烘干，得到碱改性的Ag掺杂的V2O5纳米带催化剂。本发明用于甲苯气相氧化制苯甲醛反应有良好的反应性能，低反应温度下甲苯转化率大于20％，苯甲醛选择性大于37％，苯甲醛收率大于13％。

Description

一种Ag掺杂V2O5纳米带催化剂及其应用
技术领域
本发明属于甲苯气相氧化制苯甲醛催化剂领域，具体涉及一种Ag掺杂V2O5纳米带催化剂及其应用。
背景技术
近年来研究较多的苯甲醛生产工艺有苯甲醇氧化法、苯乙烯氧化法、苯甲酸或酯还原法、电解合成法和甲苯气相氧化法。前三种工艺受困于原料成本高，装置具备市场竞争力；电动合成法能耗较高，不利于大规模生产；甲苯气相氧化法是一种原子经济性较高的生产工艺，得到的苯甲醛产品不含氯。
钒基催化剂是研究较多的一类甲苯气相氧化制苯甲醛催化剂。现有技术发现，V2O5纳米带催化剂具有可控的尺寸及形貌特征，相比于无定型V2O5颗粒，V2O5纳米带催化剂表面有更丰富的活性氧物种，将其用于甲苯气相氧化反应，在较低反应温度下获得了较高甲苯转化率，但苯甲醛选择性较低(Chinese Journal of Catalysis,2013年第34卷第1297-1302页)。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种Ag掺杂V2O5纳米带催化剂及其应用，通过向V2O5纳米带中掺杂Ag，并对催化剂进行碱改性，可以增强催化剂还原能力，有利于苯甲醛选择性提高。
本发明的具体技术方案如下：
一种Ag掺杂V2O5纳米带催化剂，通过以下步骤制备得到：
(1)、将无定型V2O5、NaNO3和Ag2O放入去离子水中按照NaNO3:Ag2O:V2O5为0.27～0.67:0.05～0.15:1进行混合，对混合物进行超声波辐射；
(2)、将步骤(1)所得混合物放入四氟乙烯反应釜中水热合成，得到沉淀物；
(3)、对步骤(2)所得沉淀物洗涤、烘干；
(4)、将步骤(3)所得产物在碱溶液中搅拌，V2O5与碱溶液的质量体积比1:5～1:15g/mL，然后离心、洗涤和烘干，得到所述Ag掺杂V2O5纳米带催化剂。
其中，步骤(1)所述的NaNO3水溶液浓度为0.05～0.1g/mL；步骤(1)所述的超声波辐射时间为2～4h，辐射强度300～500w/cm2。
其中，步骤(2)所述的水热合成温度为160～200℃，水热合成时间为22～36h；步骤(3)所述的烘干温度为140～180℃，烘干时间为3～6h。
其中，步骤(4)所述的碱溶液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液，碱溶液浓度为1.5～8mol/L。
其中，步骤(4)所述的搅拌时间为0.5～1.5h；步骤(4)所述的烘干温度为90～120℃，烘干时间3～5h。
一种Ag掺杂V2O5纳米带催化剂，其为带状结构，长度3～12μm，宽度40～150nm，厚度10～80nm。
一种前述任一所述的Ag掺杂V2O5纳米带催化剂的应用，用于制备苯甲醛。
其中，将催化剂装填在反应器内，并在常压320～380℃通空气焙烧1-2h，空气流量25～50L/(gcat*h)，随后切换为反应气，反应气中甲苯的体积分数为0.04～0.15％，其余为空气，甲苯进料量0.08～0.2g/(gcat*h)，反应空速25～55L/(gcat*h)。
有益效果
本发明的一种碱改性的Ag掺杂V2O5纳米带催化剂，用于甲苯气相氧化制苯甲醛反应有良好的反应性能，低反应温度下甲苯转化率大于20％，苯甲醛选择性大于37％，苯甲醛收率大于13％，具有良好的工业化应用前景。
具体实施方式
以下实施例中，所用五氧化二钒、氢氧化钠、氢氧化钾、硝酸钠均购自国药集团化学试剂有限公司，且均为分析纯；氧化银购自上海阿拉丁化学试剂有限公司，且为分析纯。所用五氧化二钒均为无定形的五氧化二钒。
以下实施例中，所用反应器为北京拓川科研设备股份有限公司所出售的微反评价装置，所用色谱为安捷伦科技有限公司出售的7890A。
以下实施例中，根据色谱分析结果的计算方法包括以下内容：
1、反应进口甲苯的含量采用外标法测定。甲苯标气组成及色谱峰面积如表1所示。符号含义如下：A色谱峰面积，M分子量，y摩尔分数，V进料体积流量，F质量流量。反应进口的甲苯流量F甲苯＝V*y甲苯标样*(A甲苯进口/A甲苯标样)/22.4*M甲苯。甲苯反应的转化率X＝1-A甲苯出口/A甲苯进口。
表1甲苯标气组成及色谱峰面积
Figure BDA0002677263890000021
Figure BDA0002677263890000031
2、COx分析采用外标法，标气流速80mL/min，标气组成及各组分校正因子如表2所示。用气体取样袋收集气液分离器出口气体，以80mL/min流速进色谱分析，根据CO和CO2峰面积就可以计算出反应尾气中COx浓度yCOx＝ACO/ACO标样*yCO+ACO2/ACO2标样*yCO2。以S代表选择性。SCOX＝V*yCOx/22.4*M甲苯/(F甲苯*X)。
表2COx标气组成及各组分峰面积
N<sub>2</sub> CO CO<sub>2</sub>
摩尔分数％ 96.96 1.01 2.03
保留时间(min) 1.116 1.948 4.074
峰面积 50123.2 561.5268 1058.331
3、配置的有机产品标样组成及各组分校正因子如表3所示。i代表苯、苯甲醛、苯甲酸或其他组分，x代表色谱图中扣除甲苯后各产品组分的面积百分含量，f为校正因子。以ω代表除COx外产品各组分的质量分数。以n代表组分分子式中的碳数。ωi＝xi*fi/∑(xi*fi)，Si＝ωi/Mi*ni/7/(∑(ωi/Mi*ni/7)*(1-SCOX))。
表3有机产品标样组成及各组分校正因子
甲苯 苯甲醛 苯甲酸
质量(g) 0.7224 0.1247 0.0598
保留时间(min) 2.631 6.123 9.058
峰面积A 28726 3108 1286
校正因子f 2.51474E-05 4.01E-05 4.65E-05
实施例1：
将8g V2O5、2.16g NaNO3和0.4gAg2O混合放入21.6mL去离子水中，质量比NaNO3:Ag2O:V2O5为0.27:0.05:1，NaNO3水溶液浓度为0.1g/mL，超声辐射2h，辐射强度500w/cm2。将超声辐射后的混合物放入内衬聚四氟乙烯的反应釜里，在160℃下进行水热合成36h。将水热合成得到的沉淀用去离子水洗涤，140℃烘干6h。所得产物为V2O5纳米带，其为带状结构，长度3～8μm，宽度90～150nm，厚度50～80nm。将所得产物在40mL浓度1.5mol/L的NaOH溶液中搅拌0.5h，V2O5与碱溶液的质量体积比1:5g/mL，然后离心、用去离子水洗涤和90℃烘干5h，得到本发明的Ag掺杂V2O5纳米带催化剂，通过ICP法对所得催化剂进行元素分析，其中，助剂Ag以Ag2O计为V2O5重量的5％。
使用制得的Ag掺杂V2O5纳米带催化剂制备苯甲醛：
取2g所制备的催化剂装填在反应器中，常压，首先320℃通空气焙烧1h，空气流量25L/(gcat*h)；然后通过空气在甲苯中鼓泡将甲苯与补充空气混合送入反应器，甲苯饱和温度0℃，鼓泡空气流量12L/(gcat*h)，甲苯进料量0.08g/(gcat*h)，补充空气流量36.7L/(gcat*h)，进料中甲苯的体积分数为0.04％，反应空速48.7L/(gcat*h)；反应产物经冷凝器冷凝后，进入气液分离器分离得到液体产品和尾气，反应器冷凝温度5℃。反应进料和产物保温进色谱在线分析其中的各有机组分含量，进料保温温度50℃，产物保温温度250℃；反应尾气进色谱在线分析其中的CO和CO2含量。
色谱分析结果如下：反应进口甲苯色谱峰面积2371，反应出口甲苯色谱峰面积1894，CO峰面积为0，CO2峰面积为14.1，扣除甲苯后各产品组分的面积百分含量为苯4.1％，苯甲醛89.1％，苯甲酸2.9％，其他组分3.9％。根据色谱分析结果计算甲苯转化率20.1％，苯甲醛选择性0.682％，苯甲醛收率为13.7％。
实施例2：
将8g V2O5、5.36g NaNO3和1.2gAg2O混合放入107.2mL去离子水中，质量比NaNO3:Ag2O:V2O5为0.67:0.15:1，NaNO3水溶液浓度为0.05g/mL，超声辐射4h，辐射强度300w/cm2。将超声辐射后的混合物放入内衬聚四氟乙烯的反应釜里，在200℃下进行水热合成22h。将水热合成得到的沉淀用去离子水洗涤，180℃烘干3h。所得产物为V2O5纳米带，其为带状结构，长度6～12μm，宽度40～100nm，厚度10～60nm。将所得产物在150mL浓度8mol/L的KOH溶液中搅拌1.5h，V2O5与碱溶液的质量体积比1:15g/mL，然后离心、用去离子水洗涤和120℃烘干3h，得到本发明的Ag掺杂V2O5纳米带催化剂，通过ICP法对所得催化剂进行元素分析，其中，助剂Ag以Ag2O计为V2O5重量的15％。
使用制得的Ag掺杂V2O5纳米带催化剂制备苯甲醛：
取2g制备的催化剂装填在反应器中，常压，首先380℃通空气焙烧2h，空气流量50L/(gcat*h)；然后通过空气在甲苯中鼓泡将甲苯与补充空气混合送入反应器，甲苯饱和温度40℃，鼓泡空气流量25L/(gcat*h)，甲苯进料量0.2g/(gcat*h)，补充空气流量15.6L/(gcat*h)，进料中甲苯的体积分数为0.12％，反应空速40.6L/(gcat*h)；反应产物经冷凝器冷凝后，进入气液分离器分离得到液体产品和尾气，反应器冷凝温度-10℃。反应进料和产物保温进色谱在线分析其中的各有机组分含量，进料保温温度120℃，产物保温温度350℃；反应尾气进色谱在线分析其中的CO和CO2含量。
色谱分析结果如下：反应进口甲苯色谱峰面积7100，反应出口甲苯色谱峰面积4352，CO峰面积为0，CO2峰面积为135.5，扣除甲苯后各产品组分的面积百分含量为苯12.3％，苯甲醛73.6％，苯甲酸7.8％，其他组分6.3％。根据色谱分析结果计算甲苯转化率38.7％，苯甲醛选择性45.3％，苯甲醛收率为17.5％。
实施例3：
将8g V2O5、3.68g NaNO3和0.8gAg2O混合放入61.3mL去离子水中，质量比NaNO3:Ag2O:V2O5为0.67:0.15:1，NaNO3水溶液浓度为0.06g/mL，超声辐射3h，辐射强度400w/cm2。将超声辐射后的混合物放入内衬聚四氟乙烯的反应釜里，在180℃下进行水热合成24h。将水热合成得到的沉淀用去离子水洗涤，160℃烘干4h。所得产物为V2O5纳米带，其为带状结构，长度5～10μm，宽度50～120nm，厚度20～70nm。将所得产物在80mL浓度4.6mol/L的KOH溶液中搅拌1h，V2O5与碱溶液的质量体积比1:10g/mL，然后离心、用去离子水洗涤和100℃烘干4h，得到本发明的Ag掺杂V2O5纳米带催化剂，通过ICP法对所得催化剂进行元素分析，其中，助剂Ag以Ag2O计为V2O5重量的8％。
使用制得的Ag掺杂V2O5纳米带催化剂制备苯甲醛：
取2g所制备的催化剂装填在反应器中，常压，首先360℃通空气焙烧2h，空气流量45L/(gcat*h)；然后通过空气在甲苯中鼓泡将甲苯与补充空气混合送入反应器，甲苯饱和温度27℃，鼓泡空气流量19L/(gcat*h)，甲苯进料量0.15g/(gcat*h)，补充空气流量17.5L/(gcat*h)，进料中甲苯的体积分数为0.1％，反应空速36.5L/(gcat*h)；反应产物经冷凝器冷凝后，进入气液分离器分离得到液体产品和尾气，反应器冷凝温度0℃。反应进料和产物保温进色谱在线分析其中的各有机组分含量，进料保温温度100℃，产物保温温度300℃；反应尾气进色谱在线分析其中的CO和CO2含量。
色谱分析结果如下：反应进口甲苯色谱峰面积5925，反应出口甲苯色谱峰面积3632，CO峰面积为0，CO2峰面积为73，扣除甲苯后各产品组分的面积百分含量为苯10.6％，苯甲醛78.7％，苯甲酸5.3％，其他组分5.4％。根据色谱分析结果计算甲苯转化率36.3％，苯甲醛选择性59.7％，苯甲醛收率为21.7％。
实施例4：
将8g V2O5、3.68g NaNO3和0.8gAg2O混合放入61.3mL去离子水中，质量比NaNO3:Ag2O:V2O5为0.67:0.15:1，NaNO3水溶液浓度为0.06g/mL，超声辐射3h，辐射强度400w/cm2。将超声辐射后的混合物放入内衬聚四氟乙烯的反应釜里，在180℃下进行水热合成24h。将水热合成得到的沉淀用去离子水洗涤，160℃烘干4h。所得产物为V2O5纳米带，其为带状结构，长度5～10μm，宽度50～120nm，厚度20～70nm。将所得产物在80mL浓度3.7mol/L的KOH溶液中搅拌1h，V2O5与碱溶液的质量体积比1:10g/mL，然后离心、用去离子水洗涤和100℃烘干4h，得到本发明的Ag掺杂V2O5纳米带催化剂，通过ICP法对所得催化剂进行元素分析，其中，助剂Ag以Ag2O计为V2O5重量的8％。
按照实施例3所述的反应条件评价所制备的催化剂，甲苯转化率32.7％，苯甲醛选择性55.6％，苯甲醛收率为18.2％。
实施例5：
将8g V2O5、3.68g NaNO3和0.8gAg2O混合放入61.3mL去离子水中，质量比NaNO3:Ag2O:V2O5为0.67:0.15:1，NaNO3水溶液浓度为0.06g/mL，超声辐射3h，辐射强度400w/cm2。将超声辐射后的混合物放入内衬聚四氟乙烯的反应釜里，在180℃下进行水热合成24h。将水热合成得到的沉淀用去离子水洗涤，160℃烘干4h。所得产物为V2O5纳米带，其为带状结构，长度5～10μm，宽度50～120nm，厚度20～70nm。将所得产物在80mL浓度5.3mol/L的KOH溶液中搅拌1h，V2O5与碱溶液的质量体积比1:10g/mL，然后离心、用去离子水洗涤和100℃烘干4h，得到本发明的Ag掺杂V2O5纳米带催化剂，通过ICP法对所得催化剂进行元素分析，其中，助剂Ag以Ag2O计为V2O5重量的8％。
按照实施例3所述的反应条件评价所制备的催化剂，色谱分析结果如下：反应进口甲苯色谱峰面积5925，反应出口甲苯色谱峰面积3828，CO峰面积为0，CO2峰面积为99.1，扣除甲苯后各产品组分的面积百分含量为苯9.6％，苯甲醛78.5％，苯甲酸4.9％，其他组分7.0％。根据色谱分析结果计算甲苯转化率35.4％，苯甲醛选择性49.3％，苯甲醛收率为17.5％。
实施例6：
将8g V2O5、3.68g NaNO3和0.72gAg2O混合放入61.3mL去离子水中，质量比NaNO3:Ag2O:V2O5为0.67:0.09:1，NaNO3水溶液浓度为0.06g/mL，超声辐射3h，辐射强度400w/cm2。将超声辐射后的混合物放入内衬聚四氟乙烯的反应釜里，在180℃下进行水热合成24h。将水热合成得到的沉淀用去离子水洗涤，160℃烘干4h。所得产物为V2O5纳米带，其为带状结构，长度5～10μm，宽度50～120nm，厚度20～70nm。将所得产物在80mL浓度4.6mol/L的KOH溶液中搅拌1h，V2O5与碱溶液的质量体积比1:10g/mL，然后离心、用去离子水洗涤和100℃烘干4h，得到本发明的Ag掺杂V2O5纳米带催化剂，通过ICP法对所得催化剂进行元素分析，其中，助剂Ag以Ag2O计为V2O5重量的9％。
按照实施例3所述的反应条件评价所制备的催化剂，色谱分析结果如下：反应进口甲苯色谱峰面积5925，反应出口甲苯色谱峰面积3668，CO峰面积为0，CO2峰面积为109.5，扣除甲苯后各产品组分的面积百分含量为苯10.2％，苯甲醛80.9％，苯甲酸6.1％，其他组分2.8％。根据色谱分析结果计算甲苯转化率38.1％，苯甲醛选择性50.3％，苯甲醛收率为19.2％。
实施例7：
将8g V2O5、3.68g NaNO3和0.88gAg2O混合放入61.3mL去离子水中，质量比NaNO3:Ag2O:V2O5为0.67:0.11:1，NaNO3水溶液浓度为0.06g/mL，超声辐射3h，辐射强度400w/cm2。将超声辐射后的混合物放入内衬聚四氟乙烯的反应釜里，在180℃下进行水热合成24h。将水热合成得到的沉淀用去离子水洗涤，160℃烘干4h。所得产物为V2O5纳米带为带状结构，长度5～10μm，宽度50～120nm，厚度20～70nm。将所得产物在80mL浓度4.6mol/L的KOH溶液中搅拌1h，V2O5与碱溶液的质量体积比1:10g/mL，然后离心、用去离子水洗涤和100℃烘干4h，得到本发明的Ag掺杂V2O5纳米带催化剂，通过ICP法对所得催化剂进行元素分析，其中，助剂Ag以Ag2O计为V2O5重量的11％。
按照实施例3所述的反应条件评价所制备的催化剂，色谱分析结果如下：反应进口甲苯色谱峰面积5925，反应出口甲苯色谱峰面积3899，CO峰面积为0，CO2峰面积为88.6，扣除甲苯后各产品组分的面积百分含量为苯8.6％，苯甲醛85.7％，苯甲酸4.7％，其他组分1％。根据色谱分析结果计算甲苯转化率34.2％，苯甲醛选择性56.5％，苯甲醛收率为19.3％。
实施例8：
将实施例3制备的2g催化剂装填在反应器中，常压，首先350℃通空气焙烧2h，空气流量45L/(gcat*h)；然后通过空气在甲苯中鼓泡将甲苯与补充空气混合送入反应器，甲苯饱和温度27℃，鼓泡空气流量19L/(gcat*h)，甲苯进料量0.15g/(gcat*h)，补充空气流量17.5L/(gcat*h)，进料中甲苯的体积分数为0.1％，反应空速36.5L/(gcat*h)；反应产物经冷凝器冷凝后，进入气液分离器分离得到液体产品和尾气，反应器冷凝温度0℃。反应进料和产物保温进色谱在线分析其中的各有机组分含量，进料保温温度100℃，产物保温温度300℃；反应尾气进色谱在线分析其中的CO和CO2含量。
色谱分析结果如下：反应进口甲苯色谱峰面积5925，反应出口甲苯色谱峰面积4112，CO峰面积为0，CO2峰面积为62.6，扣除甲苯后各产品组分的面积百分含量为苯6.2％，苯甲醛84.2％，苯甲酸3.9％，其他组分5.7％。根据色谱分析结果计算甲苯转化率30.6％，苯甲醛选择性61.2％，苯甲醛收率为18.7％。
实施例9：
将实施例3制备的2g催化剂装填在反应器中，常压，首先370℃通空气焙烧2h，空气流量45L/(gcat*h)；然后通过空气在甲苯中鼓泡将甲苯与补充空气混合送入反应器，甲苯饱和温度27℃，鼓泡空气流量19L/(gcat*h)，甲苯进料量0.15g/(gcat*h)，补充空气流量17.5L/(gcat*h)，进料中甲苯的体积分数为0.1％，反应空速36.5L/(gcat*h)；反应产物经冷凝器冷凝后，进入气液分离器分离得到液体产品和尾气，反应器冷凝温度0℃。反应进料和产物保温进色谱在线分析其中的各有机组分含量，进料保温温度100℃，产物保温温度300℃；反应尾气进色谱在线分析其中的CO和CO2含量。
色谱分析结果如下：反应进口甲苯色谱峰面积5925，反应出口甲苯色谱峰面积3697，CO峰面积为0，CO2峰面积为109.5，扣除甲苯后各产品组分的面积百分含量为苯12.3％，苯甲醛74.7％，苯甲酸7.3％，其他组分5.7％。根据色谱分析结果计算甲苯转化率37.6％，苯甲醛选择性46.1％，苯甲醛收率为17.3％。
实施例10：
将实施例3制备的2g催化剂装填在反应器中，常压，首先360℃通空气焙烧2h，空气流量45L/(gcat*h)；然后通过空气在甲苯中鼓泡将甲苯与补充空气混合送入反应器，甲苯饱和温度27℃，鼓泡空气流量17L/(gcat*h)，甲苯进料量0.12g/(gcat*h)，补充空气流量19.5L/(gcat*h)，进料中甲苯的体积分数为0.08％，反应空速36.5L/(gcat*h)；反应产物经冷凝器冷凝后，进入气液分离器分离得到液体产品和尾气，反应器冷凝温度0℃。反应进料和产物保温进色谱在线分析其中的各有机组分含量，进料保温温度100℃，产物保温温度300℃；反应尾气进色谱在线分析其中的CO和CO2含量。
色谱分析结果如下：反应进口甲苯色谱峰面积4742，反应出口甲苯色谱峰面积2964，CO峰面积为0，CO2峰面积为67.8，扣除甲苯后各产品组分的面积百分含量为苯13.1％，苯甲醛74.7％，苯甲酸8.1％，其他组分4.1％。根据色谱分析结果计算甲苯转化率37.5％，苯甲醛选择性53.2％，苯甲醛收率为20％。
实施例11：
将实施例3制备的2g催化剂装填在反应器中，常压，首先360℃通空气焙烧2h，空气流量45L/(gcat*h)；然后通过空气在甲苯中鼓泡将甲苯与补充空气混合送入反应器，甲苯饱和温度27℃，鼓泡空气流量22L/(gcat*h)，甲苯进料量0.17g/(gcat*h)，补充空气流量14.1L/(gcat*h)，进料中甲苯的体积分数为0.13％，反应空速36.5L/(gcat*h)；反应产物经冷凝器冷凝后，进入气液分离器分离得到液体产品和尾气，反应器冷凝温度0℃。反应进料和产物保温进色谱在线分析其中的各有机组分含量，进料保温温度100℃，产物保温温度300℃；反应尾气进色谱在线分析其中的CO和CO2含量。
色谱分析结果如下：反应进口甲苯色谱峰面积6788，反应出口甲苯色谱峰面积4643，CO峰面积为0，CO2峰面积为73，扣除甲苯后各产品组分的面积百分含量为苯8.3％，苯甲醛81.9％，苯甲酸3.9％，其他组分5.9％。根据色谱分析结果计算甲苯转化率31.6％，苯甲醛选择性60.2％，苯甲醛收率为19％。
实施例12：
将实施例3制备的2g催化剂装填在反应器中，常压，首先360℃通空气焙烧2h，空气流量45L/(gcat*h)；然后通过空气在甲苯中鼓泡将甲苯与补充空气混合送入反应器，甲苯饱和温度27℃，鼓泡空气流量19L/(gcat*h)，甲苯进料量0.15g/(gcat*h)，补充空气流量6L/(gcat*h)，进料中甲苯的体积分数为0.15％，反应空速25L/(gcat*h)；反应产物经冷凝器冷凝后，进入气液分离器分离得到液体产品和尾气，反应器冷凝温度0℃。反应进料和产物保温进色谱在线分析其中的各有机组分含量，进料保温温度100℃，产物保温温度300℃；反应尾气进色谱在线分析其中的CO和CO2含量。
色谱分析结果如下：反应进口甲苯色谱峰面积8643，反应出口甲苯色谱峰面积4874，CO峰面积为0，CO2峰面积为192.9，扣除甲苯后各产品组分的面积百分含量为苯15.6％，苯甲醛61.8％，苯甲酸9.8％，其他组分12.8％。根据色谱分析结果计算甲苯转化率43.6％，苯甲醛选择性37.1％，苯甲醛收率为16.2％。
实施例13：
将实施例3制备的2g催化剂装填在反应器中，常压，首先360℃通空气焙烧2h，空气流量45L/(gcat*h)；然后通过空气在甲苯中鼓泡将甲苯与补充空气混合送入反应器，甲苯饱和温度27℃，鼓泡空气流量19L/(gcat*h)，甲苯进料量0.15g/(gcat*h)，补充空气流量36L/(gcat*h)，进料中甲苯的体积分数为0.06％，反应空速55L/(gcat*h)；反应产物经冷凝器冷凝后，进入气液分离器分离得到液体产品和尾气，反应器冷凝温度0℃。反应进料和产物保温进色谱在线分析其中的各有机组分含量，进料保温温度100℃，产物保温温度300℃；反应尾气进色谱在线分析其中的CO和CO2含量。
色谱分析结果如下：反应进口甲苯色谱峰面积3935，反应出口甲苯色谱峰面积2900，CO峰面积为0，CO2峰面积为41.7，扣除甲苯后各产品组分的面积百分含量为苯8.4％，苯甲醛83.8％，苯甲酸3.7％，其他组分4.1％。根据色谱分析结果计算甲苯转化率26.3％，苯甲醛选择性57.4％，苯甲醛收率为15.1％。

Claims (8)

1.一种Ag掺杂V2O5纳米带催化剂，其特征在于，通过以下步骤制备：
(1)、将无定型V2O5、NaNO3和Ag2O放入去离子水中按照质量比NaNO3:Ag2O:V2O5为0.27～0.67:0.05～0.15:1进行混合，对混合物进行超声波辐射；
(2)、将步骤(1)所得混合物放入四氟乙烯反应釜中水热合成，得到沉淀物；
(3)、对步骤(2)所得沉淀物洗涤、烘干；
(4)、将步骤(3)所得产物在碱溶液中搅拌，V2O5与碱溶液的质量体积比1:5～1:15g/mL，然后离心、洗涤和烘干，得到所述Ag掺杂V2O5纳米带催化剂。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，步骤(1)中所述的NaNO3水溶液浓度为0.05～0.1g/mL；步骤(1)中所述的超声波辐射时间为2～4h，辐射强度300～500w/cm2。
3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，步骤(2)中所述的水热合成温度为160～200℃，水热合成时间为22～36h；步骤(3)中所述的烘干温度为140～180℃，烘干时间为3～6h。
4.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，步骤(4)中所述的碱溶液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液，碱溶液浓度为1.5～8mol/L。
5.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，步骤(4)中所述的搅拌时间为0.5～1.5h；步骤(4)所述的烘干温度为90～120℃，烘干时间3～5h。
6.一种Ag掺杂V2O5纳米带催化剂，其特征在于，其为带状结构，长度3～12μm，宽度40～150nm，厚度10～80nm。
7.一种权利要求1-6任一所述的Ag掺杂V2O5纳米带催化剂的应用，其特征在于，用于苯甲醛的制备。
8.根据权利要求7所述的Ag掺杂V2O5纳米带催化剂的应用，其特征在于，将催化剂装填在反应器内，并在常压320～380℃通空气焙烧1-2h，空气流量25～50L/(gcat*h)，随后切换为反应气，反应气中甲苯的体积分数为0.04～0.15％，其余为空气，甲苯进料量0.08～0.2g/(gcat*h)，反应空速25～55L/(gcat*h)。
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