[发明专利]核壳型催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种核壳型催化剂及其制备方法与应用，其中所述催化剂包括核壳型载体和负载在所述核壳型载体上的活性组分，其中所述核壳型载体具有多孔材料的壳层和由所述壳层围成的球形空腔，优选所述空腔的平均直径与所述壳层的平均厚度之比为0.1‑3.5。该催化剂可应用于丙烯醛合成丙烯酸中，其机械强度高、使用寿命长、得到的产物丙烯酸收率高。

技术领域

本发明属于丙烯酸合成方法的技术领域，具体涉及一种核壳型催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

丙烯酸及其酯的用途十分广泛，可以用于生产水溶性涂料、胶粘剂、高吸水性树脂等，世界范围内丙烯酸需求和产能不断增加，截至2018年全球丙烯酸产能超过700万吨。

目前工业上生产丙烯酸多采用丙烯两步氧化法，先使用如钼-铋(Mo-Bi)复合氧化物等催化剂将丙烯氧化为丙烯醛，再使用如钼-钒(Mo-V)复合氧化物等催化剂将丙烯醛氧化为丙烯酸。

目前常用的制备上述钼-钒(Mo-V)金属复合氧化物催化剂的方法多采用将金属化合物制成溶液，再加入不溶性氧化物进行加热、蒸发，然后煅烧、粉碎和成型的过程，通过这些制备方法获得的催化剂，通常机械强度较低，使用寿命较短，催化剂的选择性较低，产品的收率较低。

发明内容

鉴于现有技术中丙烯醛氧化合成丙烯酸的反应中所用催化剂机械强度较低，使用寿命较短，催化剂的选择性较低，产品的收率较低的技术问题，本发明的目的在于提供一种核壳型催化剂，其具有机械强度高、寿命长、丙烯酸选择性高的特点。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种核壳型催化剂的制备方法。

本发明所要解决的技术问题之三是提供上述核壳型催化剂的应用方法。

本发明提供的核壳型催化剂包括核壳型载体和负载在所述核壳型载体上的活性组分，其中所述核壳型载体包括多孔材料的壳层和由所述壳层围成的球形空腔。

根据本发明的一些实施方式，所述活性组分包括通式为Mo₁₂V_aO_g的化合物，其中Mo、V和O表示元素钼、钒和氧，a和g表示它们各自元素的原子比，a的取值范围为0.5-10.0，g是满足其它元素总化合价的所需的氧原子的数目，优选地，所述通式中a＝1.0-8.0。

根据本发明的一些实施方式，所述空腔的平均直径与所述壳层的平均厚度之比为0.1-3.5。

例如0.1、0.2、0.3、0.38、0.4、0.5、0.6、0.7、0.77、0.8、0.83、0.89、0.9、0.96、1.0、1.8、2.0、2.5、3.0等。

根据本发明的一些实施方式，所述空腔的平均直径为0.5-5mm，例如1.0mm、1.5mm、2.0mm、2.5mm、3.0mm、3.5mm、4.0mm、4.5mm等。

根据本发明的一些实施方式，所述壳层的厚度为1-5mm，例如1.0mm、1.5mm、2.0mm、2.5mm、3.0mm、3.5mm、4.0mm、4.5mm、5mm等。

根据本发明的一些实施方式，所述载体具有25-500N的抗压碎强度。

根据本发明的一些实施方式，所述载体具有0.1-5％的磨耗率。

根据本发明的一些实施方式，所述载体的整体孔隙率(体积含量)为20-80％，例如20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％等。

根据本发明的一些实施方式，所述壳层的孔隙率为30-75％，例如30％、40％、50％、60％、70％等。