[发明专利]一种用于CO2

说明书

本发明涉及一种用于CO₂氧化丙烷制丙烯反应催化剂。其制备通过下述步骤实现：（1）将铁源、锆源和醇混合得溶液一，草酸与醇混合得溶液二；（2）一定温度下，连续搅拌将溶液二逐滴加入溶液一；（3）将搅拌均匀的凝胶干燥、焙烧制得催化剂。本发明催化剂用于CO₂氧化丙烷制丙烯反应，具有丙烷和CO₂转化率高、产物丙烯选择性好的优势，且制备方法简单、环境友好、成本低。

技术领域

本发明属于催化剂制备领域，具体涉及一种CO₂氧化丙烷制丙烯的催化剂及其制备方法。

背景技术

丙烯是生产丙烯醛、聚丙烯、丙酮、丙烯腈、环氧丙烷等化学品的重要原料。工业来源主要有蒸汽裂解、催化裂化、烯烃歧化等。随着需求量的日渐增加，其它丙烯生产路线受到关注，如丙烷脱氢和甲醇制丙烯。丙烷脱氢工艺由于受热力学平衡限制，单程转化率低于50%。CO₂气氛氧化丙烷脱氢制丙烯反应，理论上具有提高丙烯单程转化率的潜力。同时，该工艺方法有助于将CO₂转化为化学品，可促进CO₂循环利用。此外，CO₂可与催化剂表面的积碳发生反应，实现消碳，从而延长催化剂的寿命。

浸渍法制备的负载型CrO_x/SiO₂催化剂在C₃H₈/CO₂=1/3.6、650 °C、2800 h^-1和1atm反应条件，丙烷和CO₂转化率分别为29.1%和5.5%，丙烯和甲烷选择性分别为88.7%和11.3%（无机化学学报，2000年，第16卷，第77-782页）。水热和微波法制备的Cr/ZrO₂催化剂在C₃H₈2.5%、CO₂6.5%、He91%，20 mL/min，550 °C，1atm反应条件，丙烷和CO₂转化率分别为58%和33%，丙烯选择性55%（Applied Catalysis A: General，2018年，第558卷）。专利CN109126855B公开了负载型GaN催化剂及用于CO₂氧化丙烷脱氢反应。将固体镓源和氮源与载体混合，经溶剂超声分散后干燥，再经惰性和空气气氛两次焙烧获得催化剂。在V(C₃H₈) :V (CO₂): V(N₂)=1 : 2: 7、9000 mL·h^-1·g^-1、600 ℃、0.1 MPa反应条件，当负载量为5%时，丙烷转化率最高31%。一步水热合成法制备的nV-MCM-41催化剂，V被掺杂到MCM-41的骨架中，在C₃H₈/CO₂/Ar=1/4/4、600 °C、1 h^-1和1atm反应条件，6.8V-MCM-41催化剂表现最高活性，初始丙烷转化率58%，丙烯选择性92%。由于活性位点的还原变化和催化剂表面积炭，反应2 h后转化率下降至35%（催化学报，2018年，第39卷，第1099-1109页）。浸渍法制备的VO_x/Al₂O₃催化剂初始丙烷转化率73%。由于催化剂表面结焦、覆盖活性中心，反应8 h降至25%（Applied Catalysis B: Environmental，2020年，第274卷，第119089页）。从上分析，物质进出催化剂微孔内活性位点的速度通常较慢，因此停留时间较长，会增加丙烯齐聚和焦炭生成，并且CO₂氧化丙烷制丙烯反应存在原料转化率低、催化剂活性不稳定性等问题。此外，繁杂的制备方法成本高，不利于工业上应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于CO₂氧化丙烷制丙烯催化剂，具有制备方法简单，环境友好、成本低、活性高等特点。