[发明专利]一种复合催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种复合催化剂及其制备方法和应用，该方法包括：使碳纳米材料与含有模板剂的分子筛混合得到混合物，对混合物进行分段焙烧处理；分段焙烧处理包括依次进行的第一焙烧处理和第二焙烧处理。本发明的方法制备得到的复合催化剂在烷烃的选择性氧化反应中具有优异的反应性能。

技术领域

本发明涉及一种复合催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

碳纳米材料与普通纳米材料类似，它在光学、电学、磁性等方面也具有量子尺寸效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等特殊性质。2004年通过电泳法净化单层碳纳米管时发现的尺寸小于10nm的细小碳纳米颗粒首次被命名为碳点，它是一种新型的小尺寸碳纳米材料。相比于有机染料和传统的半导体量子点，碳点除了具有良好的水溶性，高稳定性，低毒性和良好的生物相容性，还具有独特的光学和电学特性。所以，碳点的性质与应用的研究得到了人们越来越多的关注，可应用于能源问题、环境保护、光伏器件等相关领域。绿色催化氧化材料如钛硅分子筛是上世纪八十年代初开始开发的，其不但具有钛的催化氧化作用，而且还具有择形作用和优良的稳定性。由于在有机物的氧化反应中，可采用无污染的低浓度过氧化氢作为氧化剂，避免了氧化过程工艺复杂和污染环境的问题，具有传统氧化体系无可比拟的节能、经济和环境友好等优点，并具有良好的反应选择性，因此具有极大的工业应用前景。但目前其合成方法的重复性和稳定性以及成本等方面不是十分理想。所以，改进相应合成改性方法是材料开发的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合催化剂及其制备方法和应用，该方法制备得到的复合催化剂在烷烃的选择性氧化反应中具有优异的反应性能。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种制备复合催化剂的方法，该方法包括：使碳纳米材料与含有模板剂的分子筛混合得到混合物，对所述混合物进行分段焙烧处理；

所述分段焙烧处理至少包括依次进行的第一焙烧处理和第二焙烧处理；

所述第一焙烧处理的条件包括：在密闭环境下，使所述混合物从初始温度升温至终点温度，所述初始温度为0～80℃，所述终点温度为300～600℃，升温速率为0.1～5℃/min，所述第一焙烧处理的总时间为1～12小时；

所述第二焙烧处理的条件包括：在开放环境下，温度为300～600℃，时间为1～12小时。

可选地，所述第一焙烧处理的总时间与所述第二焙烧处理的时间之和为2～24小时。

可选地，所述第一焙烧处理的终点温度与所述第二焙烧处理的温度相同。

可选地，所述碳纳米材料与含有模板剂的分子筛的用量重量比为1：(1～100)，优选为1：(5～20)；

以所述含有模板剂的分子筛的总重量为基准，所述模板剂的含量为2～20重量％，所述含有模板剂的分子筛的平均粒径为50～500nm。

可选地，所述模板剂选自季胺碱类化合物、脂肪胺类化合物和醇胺类化合物中的一种或几种；

所述季胺碱类化合物选自四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵或四丁基氢氧化铵，或者为它们中的两者或三者的组合；

所述脂肪胺类化合物选自乙胺、正丁胺、丁二胺或己二胺，或者为它们中的两者或三者的组合；

所述醇胺类化合物单乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺，或者为它们中的两者或三者的组合。

可选地，所述碳纳米材料包括碳纳米管、石墨烯、富勒烯、纳米石墨、纳米金刚石和活性炭中的一种或几种；

所述含有模板剂的分子筛中的分子筛选自TS-1、TS-2、Ti-MCM-22、Ti-MCM-41、Ti-SBA-15和Ti-ZSM-48中的一种或几种。

本发明第二方面提供一种本发明第一方面提供的方法制备得到的复合催化剂。