[发明专利]负载型催化剂及其制备方法和甲烷氧化偶联制备烯烃的方法

说明书

本发明涉及催化剂领域，公开了一种负载型甲烷氧化偶联反应催化剂及其制备方法和应用。其中，该方法包括：(1)将载体BaTiO₃浸渍于含有偏钨酸铵、硝酸锰和硝酸钠的水溶液中；(2)将经步骤(1)后得到的固体进行焙烧。采用本发明提供的一步浸渍法制备甲烷氧化偶联反应催化剂的新技术，操作简单，避免了需要两次浸渍的操作，减少了制备步骤，且催化剂性能优良，节约了大量的人力、物力和时间。

技术领域

本发明涉及催化剂领域，具体地，涉及一种负载型催化剂及其制备方法和甲烷氧化偶联制备烯烃的方法。

背景技术

甲烷氧化偶联制乙烯和乙烷是天然气、页岩气和煤层气优化利用的最有效直接的途径之一。但由于甲烷分子化学上非常稳定，活化C-H键需要较为苛刻的条件，使得甲烷氧化偶联反应成为一个极具挑战性的课题。

甲烷氧化偶联反应技术的核心是催化剂的研究与开发，研究的催化剂已达2000多种，涉及的元素包括周期表中除零族以外的所有元素，碱金属、过度金属氧化物等显示出较佳的催化性能。

CN103657640B公开了一种以钛酸钡为载体以Na₂WO₄和Mn等为活性中心的催化剂，该催化剂在甲烷氧化偶联反应中能获得31.8％的甲烷转化率和72.7％的碳二选择性。在现有的以Na₂WO₄和Mn等为活性中心的催化剂的制备报道中，由于原料钨酸钠和硝酸锰在浸渍时共混会形成沉淀，影响浸渍效果，通常采用分步浸渍法制备。但是，采用分布浸渍法，至少需要两次浸渍的操作，制备过程复杂，浪费大量的人力、物力和时间。

因此，如何制备以Na、W和Mn为活性组分，BaTiO₃为载体的负载型催化剂还需要研究和开发。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中采用分步浸渍法制备以Na₂WO₄和Mn等为活性中心的催化剂的制备过程复杂，浪费大量的人力、物力和时间，以及制备的催化剂的催化效果不好的缺陷，而提供一种负载型催化剂及其制备方法和甲烷氧化偶联制备烯烃的方法，采用本发明提供的一步浸渍法制备甲烷氧化偶联反应用催化剂的新技术，操作简单，避免了需要两次浸渍的操作，减少了制备步骤，且所制备的催化剂性能优良，节约了大量的人力、物力和时间。

本发明第一方面提供了一种负载型催化剂的制备方法，其中，该方法包括：

(1)将载体BaTiO₃浸渍于含有偏钨酸铵、硝酸锰和硝酸钠的水溶液中；

(2)将经步骤(1)后得到的固体进行焙烧。

本发明第二方面提供了一种由前述所述方法制备得到的负载型催化剂，其中，所述负载型催化剂包括载体以及负载在所述载体上的活性组分Na、W和Mn，其中，所述载体为BaTiO₃，且以所述载体的总重量为基准，Na元素的含量为0.3-1.2重量％，W元素的含量为1.2-4.8％，Mn元素的含量为1-5％。

本发明第三方面提供了一种甲烷氧化偶联制备烯烃的方法，该方法包括：在前述所述的催化剂存在下，将甲烷和氧气进行甲烷氧化偶联反应。

采用本发明的技术方案，采用一步浸渍法将Na、W和Mn作为活性组分负载在载体BaTiO₃上，由于有多组分的协同作用而性能优良，使得所制备的负载型甲烷氧化偶联反应催化剂的催化活性提高，有利于甲烷的转化。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式