1.一種用于低碳烷烴氧化脫氫制烯烴的催化劑,其特征在于,該催化劑為固體非金屬催化劑,由氮原子和硼原子構成,為sp2或sp3雜化的六方氮化硼、立方氮化硼、菱方氮化硼,呈現(xiàn)氮化硼晶體結構;
sp2或sp3雜化的六方氮化硼催化劑通過XRD衍射峰位置確定氮化硼晶體結構,在2θ=26.75°處顯示六方氮化硼002晶面特征峰,同時在2θ=41.6°、43.7°、54.9°處存在衍射峰,分別對應六方氮化硼100、101、004晶面;
sp2或sp3雜化的立方氮化硼催化劑通過XRD衍射峰位置確定氮化硼晶體結構,在2θ=43.30°處顯示立方氮化硼101晶面特征峰,同時在2θ=50.4°、74.1°、89.9°處存在衍射峰,分別對應立方氮化硼004、110、112晶面;
sp2或sp3雜化的菱方氮化硼催化劑通過XRD衍射峰位置確定氮化硼晶體結構,在2θ=26.72°處顯示菱方氮化硼002晶面特征峰,同時在2θ=42.6°、45.6°、55.1°、75.9°處存在衍射峰,分別對應菱方氮化硼100、101、004、110晶面。
2.根據(jù)權利要求1所述的催化劑,其特征在于,所述的催化劑表面被官能化。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的催化劑,其特征在于,所述的低碳烷烴為C2~C6的脫氫反應,具體為乙烷、丙烷、丁烷中的一種或兩種以上混合。
4.一種權利要求2所述的催化劑的優(yōu)化方法,其特征在于,步驟如下:
a)氧化處理:催化劑在空氣或氧氣氣氛中,250-700℃溫度條件下處理0.5~6h;
b)活化處理:將步驟a)預處理得到的催化劑進行活化,提供兩種活化方式:
(I)在250-700℃溫度條件下,將步驟a)預處理得到的催化劑負載質量為催化劑0.5-5wt%的鈉鹽或/和鉀鹽,活化1~12h;
(II)在25~100℃溫度條件下,將步驟a)預處理得到的催化劑用雙氧水處理4-24h;或在20~90℃溫度條件下,將步驟a)預處理得到的催化劑用硝酸回流處理1-4h;
c)純化處理:將步驟b)活化后的催化劑用無機酸、氨水或去離子水洗滌,去掉催化劑存在的雜質以及處理過程引入的雜質。
5.根據(jù)權利要求4所述的優(yōu)化方法,其特征在于,步驟(I)中活化所用氣氛為濕空氣、氫氧混合氣或反應氣。
6.權利要求1或2所述的催化劑在低碳烷烴脫氫制烯烴反應中的應用,其特征在于,步驟如下:
a)催化劑預處理:以O2和N2混合氣對催化劑進行預處理,O2和N2的體積比為0.05:1~0.5:1,處理溫度為400~600℃,時間為0.5~5h;
b)低碳烷烴脫氫反應:以低碳烷烴和O2為原料,反應溫度為400~600℃,常壓下反應,混合氣體積空速為5000~20000h-1,進行催化氧化脫氫反應。
7.權利要求3所述的氮化硼催化劑在低碳烷烴脫氫制烯烴反應中的應用,其特征在于,步驟如下:
a)催化劑預處理:以O2和N2混合氣對氮化硼催化劑進行預處理,O2和N2的體積比為0.05:1~0.5:1,處理溫度為400~600℃,時間為0.5~5h;
b)低碳烷烴脫氫反應:以低碳烷烴和O2為原料,反應溫度為400~600℃,常壓下反應,混合氣體積空速為5000~20000h-1,進行催化氧化脫氫反應。
8.根據(jù)權利要求6所述的應用,其特征在于,所述的原料用N2、He或Ar稀釋。
9.根據(jù)權利要求7所述的應用,其特征在于,所述的原料用N2、He或Ar稀釋。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的應用,其特征在于,低碳烷烴脫氫反應的反應溫度為480~580℃。