[发明专利]催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及对苯二甲醛技术领域，公开了一种催化剂及其制备方法和应用。该催化剂含有载体和负载于所述载体上的活性组分，其中，所述活性组分含有钼的氧化物、铁的氧化物和铷的氧化物。该催化剂的制备方法包括将活性组分前驱体负载于载体上，其中，所述活性组分前驱体包含钼盐、铁盐和铷盐。该催化剂在应用于对二甲苯直接氧化制备对苯二甲醛时，具有较高的转化率、选择性和收率。

技术领域

本发明涉及对苯二甲醛技术领域，具体地涉及催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

对苯二甲醛是染料、医药、香料等工业的重要化工原料。是对二甲苯下游重要的精细化工原料，因其分子结构中有两个活泼的醛基基团，因而可以自聚或与其他单体共聚形成高分子材料，主要用于合成荧光材料、催化剂载体以及其他高分子聚合物等产品。

传统的生产方法是将对二甲苯氯化，而后在硝酸或金属氧化物的作用下水解得到对苯二甲醛，生产过程消耗大量有毒的氯气、硝酸和氢氧化钠，产生氯化氢、NO_x和氯代烷基苯等气体，环境污染和设备腐蚀严重，物料泄漏也是潜在的危险，都会对人体造成伤害。

除了传统的氯化法以外，对苯二甲醛的合成方法还包括对苯二甲酸(酯)加氢法、对苯二甲酰氯加氢法以及对二甲苯直接氧化法。其中，对二甲苯直接空气氧化法被认为是环境友好的绿色工艺，已引起众多化学公司的关注，其研究核心都是研究催化剂的制备工艺，催化剂的选择性和醛的收率是最重要的考察目标。

对二甲苯选择性氧化制芳香醛的催化剂制备技术，有浸渍法、溶胶-凝胶法、化学气相沉积法。自上世纪70年代到2006年，美国柯达、日本触媒和韩国的LG等公司都使用浸渍法制备催化剂，以三氧化钨为主，辅以氧化钼、氧化铋、氧化铁、氧化锑、氧化铷等的一种或两种作为助催化剂，将无机防火载体α-氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆等加入到含上述金属元素的可溶性化合物溶液后浸渍，再进行蒸发、干燥、煅烧得到催化剂。LG公司在专利US7429682中公开了使用氧化钨和氧化铷复合的催化剂，对二甲苯的转化率53-86％，对苯二甲醛的选择性60-80％，收率40-64％。

对二甲苯的转化率及对苯二甲醛的选择性和收率还有待于进一步提高。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的存在对二甲苯的转化率及对苯二甲醛的选择性和收率低的问题，提供一种催化剂及其制备方法和应用，该催化剂在应用于对二甲苯直接氧化制备对苯二甲醛时，具有较高的转化率、选择性和收率。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种催化剂，该催化剂含有载体和负载于所述载体上的活性组分，其中，所述活性组分含有钼的氧化物、铁的氧化物和铷的氧化物。

本发明第二方面提供了一种制备催化剂的方法，该方法包括将活性组分前驱体负载于载体上并进行焙烧，其中，所述活性组分前驱体包含钼前驱体、铁前驱体和铷前驱体。

本发明第三方面提供了一种上述催化剂在对二甲苯直接氧化制备对苯二甲醛中的应用。

通过上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的催化剂中钼的氧化物、铁的氧化物和铷的氧化物相互配合，在提高对二甲苯转化率的同时也提高了对苯二甲醛的选择性，从而提高了产物中对苯二甲醛的收率。

(2)本发明通过溶胶-凝胶法，将钼盐、铁盐和铷盐的凝胶涂覆于载体上，然后焙烧得到催化剂，其活性成分的含量可以按需控制。

(3)利用本发明的催化剂可采用空气直接氧化对二甲苯制备对苯二甲醛，反应过程中无有毒气体(氯气、氯化氢或氮氧化合物)和废酸产生，几乎不对环境产生影响，属于环境友好的绿色工艺。该催化剂用于对二甲苯直接氧化制备对苯二甲醛时，对二甲苯的转化率可以达到98％以上，对苯二甲醛的选择性可以达到78％，收率可以达到77.5％。

具体实施方式