[发明专利]低碳烷烃氧化脱氢用硼改性氮化硼催化剂的制备及其应用

说明书

低碳烷烃氧化脱氢用硼改性氮化硼催化剂的制备及其应用，涉及催化剂。将硼源和氮化硼混合并溶解于溶剂中，挥发溶剂后再经热处理，即得硼改性的氮化硼材料。所制备的硼改性氮化硼催化剂是不含任何金属的非金属催化剂，用于低碳烷烃如乙烷、丙烷、异丁烷氧化脱氢显示了高的烯烃选择性和稳定性。和氮化硼相比，在保证烯烃选择性的情况下，可获得较高的烷烃转化率，提高烯烃产率。制备硼改性氮化硼催化剂的技术方案中，制备硼改性氮化硼材料时，溶剂挥发所采用的方法可选用常用的加热搅拌、自然挥发、超声蒸发、旋转蒸发或喷雾干燥等方式加以实现。

技术领域

本发明涉及催化剂，尤其是涉及低碳烷烃氧化脱氢用硼改性氮化硼催化剂的制备及其应用。

背景技术

低碳烷烃氧化脱氢制烯烃过程，不受热力学限制，无积碳的影响，是目前最有前景取代直接脱氢的路径。(Catal.Today 2009,141,245-253)。但是当前氧化脱氢反应最大的问题是，氧气的引入，加剧了深度氧化的发生，减少了目标产物烯烃的选择性，所以高效催化剂的开发仍是烷烃氧化脱氢亟待解决的问题(Science 2016,354,1570-1573)。当前大多数金属氧化物基催化剂，其烯烃的收率很少能够超过20％(Catal.Today 2007，127,113-131)，而在金属催化剂表面，ODH过程得到的烯烃更容易继续反应生成二氧化碳，基于催化剂对烷烃和烯烃的活化理论的考虑，其烯烃的收率极限最高仅为35％(Adv.Catal.1994,40,1-38)。通常相同量的原料采用氧化脱氢反应生产的烯烃单程收率甚至低于直接脱氢反应的单程收率，这将造成原料的极度浪费，同时过度氧化释放的碳氧化物对环境造成破坏，氧化反应导致的强放热效应也使得烷烃氧化脱氢工艺至今无法实现工业化应用。

近期关于氮化硼材料用于烷烃氧化脱氢的研究逐渐得到广泛的关注(ChemCatChem 2017,9,2118-2127，ChemCatChem 2017,9,1788-1793.)，并有相关专利(CN106140240A；CN 106694017 A)发表。但是对于该材料的活性中心一直存在争议(ChemCatChem 2017,10.1002/cctc.201701140)，同时在保证高的烯烃选择性情况下进一步提高其反应速率也是当前亟待解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供所制备的硼改性氮化硼催化剂不含任何金属的非金属催化剂，用于低碳烷烃如乙烷、丙烷、异丁烷氧化脱氢显示了高的烯烃选择性和稳定性。和氮化硼相比，在保证烯烃选择性的情况下，可获得较高的烷烃转化率，提高烯烃产率的低碳烷烃氧化脱氢用硼改性氮化硼催化剂的制备方法及其应用。

所述低碳烷烃氧化脱氢用硼改性氮化硼催化剂的制备方法的具体步骤如下：

将硼源和氮化硼混合并溶解于溶剂中，挥发溶剂后再经热处理，即得硼改性的氮化硼材料。

所述硼源以B2O3计算的添加量按质量百分比为1％～60％，优选10％～30％；所述硼源可采用含硼的化合物，含硼的化合物可选自硼酸、氧化硼、硼烷、硼酸酯、硼氢化钠等中的一种，优选硼酸、氧化硼，最好为硼酸；所述热处理的温度可为400～1000℃，热处理的时间可为0.5～8h，优选热处理的温度为450～800℃，热处理的时间为3～7h；最好热处理的温度为550～750℃，热处理的时间为4～6h。

所述低碳烷烃氧化脱氢用硼改性氮化硼催化剂可应用于低碳烷烃氧化脱氢制取相应不饱和烃，所述不饱和烃可为C2～C4烯烃。