[发明专利]一种纳米氟化铝催化剂及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种纳米氟化铝催化剂及其制备方法和用途，所述制备方法包括以下步骤：(1)混合铝源和有机连接剂，然后进行第一反应，得到Al‑MOF前驱体；(2)混合步骤(1)得到的所述Al‑MOF前驱体和氟源，然后进行第二反应，得到混合溶液；(3)将步骤(2)得到的所述混合溶液依次进行干燥、焙烧和研磨，得到所述纳米氟化铝催化剂。本发明提供的纳米氟化铝催化剂用于氢氟烷烃脱HF反应具有优异的催化活性、目标产物选择性和稳定性。本发明提供的纳米氟化铝催化剂的制备方法操作简单，原料易得，可以工业化应用。

技术领域

本发明涉及氟化物纳米材料制备领域，具体涉及一种纳米氟化铝催化剂及其制备方法和用途。

背景技术

氢氟烷烃(HFCs)是一种温室气体，温室效应潜能值比较高，大量使用会对环境造成一定的危害。氢氟烷烃的处理方法主要有：氧化燃烧法、等离子法、催化水解法和催化脱氟化氢(HF)法。现有研究表明，氧化燃烧法、等离子法和催化水解法一般需要高额的处理费，并且容易给环境造成二次污染。催化脱HF法是将氢氟烷烃转化为氢氟烯烃，氢氟烯烃可以被广泛应用于制冷剂、发泡剂、清洗剂等方面，被认为是氢氟烷烃的理想替代品。因此，催化脱HF法是一种相对环保的处理方法，可以很大程度上减缓温室效应，并且兼具较高的经济效益。

路易斯酸性位被认为是氢氟烷烃脱HF反应的活性中心，氢氟烷烃催化脱HF反应常用的催化剂包括活性炭基、铬基、镁基、铝基以及复合型催化剂等等。目前，活性炭基、镁基催化剂普遍存在催化活性不高的问题，而铬基催化剂存在稳定性差，毒性和污染性高等问题。铝基催化剂因其成本低廉、经济环保、来源广泛等优点，在氢氟烷烃催化脱HF反应中具有广阔的应用前景。

金属氟化物是重要的化工基础原料，广泛用于冶金、电解、铁电体、等离子体导体、催化剂和光学材料等领域。氟化铝(AlF₃)是金属氟化物中最具代表性的一类无机材料，其不仅是电解制备铝的生产原料，还是一种强的路易斯酸催化剂。催化剂的表面路易斯酸量在一定程度上取决于催化剂的比表面积，比表面积越大，表面路易斯酸量越多。因此，高比表面积氟化铝催化剂的制备受到广泛关注。

CN105597795A公开了一种纳米氟化铝基催化剂的制备方法，该方法将含铝源前驱体、有机溶剂、掺杂组分混合，然后和氟化试剂进行氟化、老化以及焙烧，得到所述氟化铝基催化剂，但是该催化剂的粒径较大，难以充分暴露路易斯酸性位点。

CN106256429B公开了一种高比表面积的氟化铝催化剂，该催化剂通过先将HF的乙醚和/或醇溶液加入到有机铝溶液中反应得到催化剂前驱体，再经氟化处理后得到氟化铝催化剂，但是该氟化铝催化剂的催化目标产物选择性不高。

因此，提供一种催化活性和目标产物选择性高，并且催化效果稳定的纳米级氟化铝催化剂，对于氢氟烷烃脱HF反应具有重要意义。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种纳米氟化铝催化剂及其制备方法和用途，与现有技术相比，本发明提供的纳米氟化铝催化剂粒径小并且粒径均匀，在催化反应中能够充分暴露路易斯酸活性位点和缺陷位，具有较高的催化活性和目标产物选择性。本发明提供的制备方法操作简单，可以工业化应用。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种纳米氟化铝催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)混合铝源和有机连接剂，然后进行第一反应，得到Al-MOF前驱体；

(2)混合步骤(1)得到的所述Al-MOF前驱体和氟源，然后进行第二反应，得到混合溶液；

(3)将步骤(2)得到的所述混合溶液依次进行干燥、焙烧和研磨，得到所述纳米氟化铝催化剂。