[发明专利]一种金属负载催化体系用于光催化氧化乙烷脱氢和乙烷直接脱氢制乙烯

说明书

本发明公开一种金属负载型催化体系用于光催化氧化乙烷脱氢和光催化乙烷直接脱氢。通过光化学沉积和浸渍还原等方法制备催化剂，控制金属负载量、载体悬浮液的pH，使得金属颗粒均匀分散在载体表面，得到不同粒径分布的金属负载型催化体系的样品。该样品用于光催化乙烷脱氢制乙烯的反应体系，可同时实现光催化CO₂氧化乙烷脱氢转制乙烯及光催化条件下乙烷直接脱氢制乙烯的效果。本发明中金属负载催化体系简单，采用的同时控制负载量和调节pH的方法，工艺条件和操作方法制备流程短。该催化体系用于光催化乙烷直接脱氢或氧化乙烷脱氢具有活性较好，乙烯选择性高特点，对后期开发有指导作用，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于光催化剂技术领域，具体涉及一种金属负载催化体系的制备和光催化氧化乙烷脱氢和乙烷直接脱氢制乙烯的方法。

背景技术

乙烯是很多化学品的基础，例如苯乙烯，聚乙烯，环氧乙烷，乙二醇等。氧化乙烷脱氢是一种有效环保的方法来转换乙烷脱氢制乙烯，用CO₂作为氧化剂可以防止乙烷的深度氧化并避免结焦，改善了乙烷脱氢的化学平衡。然而该催化体系存在以下不足：（1）目前对于CO₂氧化乙烷脱氢的研究集中在热催化过程，高温反应易结焦，降低温度不利于转化率。（2）已经有研究报道了Pd/P25用于CO₂氧化乙烷脱氢光催化体系，但是同时实现氧化乙烷脱氢和乙烷直接脱氢仍然是一个挑战。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种催化体系及其制备方法以及光催化氧化乙烷脱氢制乙烯和乙烷直接脱氢制乙烯的方法，主要目的是同时实现光催化氧化乙烷脱氢制乙烯和乙烷直接脱氢制乙烯。

本发明的目的通过以下技术方案实习：

一种金属负载催化体系的制备用于光催化氧化乙烷脱氢和乙烷直接脱氢制乙烯。其特征在于将其特征在于将金属前驱体溶液浸渍于载体的悬浮液中，用酸或碱液来调节pH，超声分散后紫外还原或者硼氢化钠还原，当采用紫外还原时加入过量电子牺牲剂，还原后用水和乙醇洗涤，干燥得到所述催化体系。

优选地，所述金属前驱体溶液Na₂PdCl₄，RuCl₃，H₂AuCl₄浓度为0.2-2 mg/mL 进一步优选地金属前驱体浓度0.5mg/mL（以金属单质质量百分比计量）控制所加金属前驱体溶液的量制备质量百分比0wt%-5wt%的催化剂样品。

优选地，所述载体包括P25，CeO₂，Al₂O₃，ZnO载体为200-1000mg来制备悬浮液，进一步优选地采用500mg载体于25-40mL水中得到的载体悬浮液。

优选地，所述酸或碱溶液的浓度为0.1-1mol/L，调节pH至pH=1-12。进一步优选地，碱性溶液的浓度为0.1mol/L，pH调节至pH=10。

优选地，所述加入过量的电子牺牲剂为甲醇或乙醇为3-8mL超声分散20-30min，紫外还原40-60min。

优选地，所述用水和乙醇洗涤3-5次。所述干燥的条件为50-80℃真空干燥10-12h研磨得到所述催化体系。

另一方面，本发明实施例还提供了一种光催化氧化乙烷和乙烷直接脱氢制乙烯的制备方法。该方法包括如下步骤：

采用上述任一项所述的制备方法制备的一种催化体系，用于光催化氧化乙烷脱氢和乙烷直接脱氢制乙烯

一定温度条件下，在光催化间歇反应釜中，向所述催化体系中通入乙烷和二氧化碳或乙烷和氩气，一定的压力以及紫外光照射的条件下，光催化乙烷氧化脱氢生成乙烯。

根据前述一种光催化氧化乙烷脱氢和乙烷直接脱氢制乙烯的制备方法，其特征在于，一定温度的范围在0-200℃。