本發(fā)明屬于化學(xué)催化劑，具體涉及一種ce摻雜鎳鋁尖晶石催化劑制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、氫氟烷烴(hfcs)是一種由氫、氟以及碳組成的鹵代烷烴的合稱，是國際上具有最低臭氧消耗潛能值(odp)的第三代制冷劑。而氫氟碳化物具有高的全球變暖潛力(gwp)，以100年為基礎(chǔ)，例如1,1,1,2-四氟乙烷(hfc-134a)為1300，1,1,1,3,3-五氟丙烷(hfc-245fa)為820，1,1-二氟乙烷(hfc-152a)為124。國際社會正在努力控制氫氟碳化物(hfcs)的使用。目前，氫氟烯烴(hfos)被認(rèn)為是hfcs的優(yōu)良替代品，其具有大氣壽命短、臭氧消耗潛勢(odp)為零、全球變暖潛勢(gwp)低的優(yōu)點(diǎn)。

2、含氟烷烴(hfcs)合成含氟烯烴(hfos)的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以需要較高的反應(yīng)溫度，此類反應(yīng)主要是進(jìn)行c-f鍵的斷裂，并且在熱解過程中會生成高腐蝕性的副產(chǎn)物hf，極具腐蝕性的hf副產(chǎn)物的形成將給催化劑的選擇和設(shè)計(jì)帶來巨大的挑戰(zhàn)。所以對于涉及含hf的催化反應(yīng)，催化劑的選擇往往是金屬氟化物和其他抗hf材料。

3、本發(fā)明以鎳鋁尖晶石為載體，在載體上負(fù)載不同的鈰源，制備了一種ce摻雜鎳鋁尖晶石催化劑。由于載體與鈰源之間存在一種相互作用，使催化劑不容易燒結(jié)失活，并且鈰的存在可以調(diào)控催化劑的酸量和酸度，進(jìn)而提高反應(yīng)的活性和穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有催化劑中存在的上述積炭、燒結(jié)現(xiàn)象，導(dǎo)致催化劑失活的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種ce摻雜鎳鋁尖晶石催化劑制備方法及其應(yīng)用。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、所述的一種ce摻雜鎳鋁尖晶石催化劑的制備方法，包括以下步驟：將鎳源和鋁源溶解在去離子水中，充分?jǐn)嚢?，然后使用凝膠劑調(diào)控ph值至堿性，于50-90℃溫度下加熱回流反應(yīng)10-40h，之后冷卻至室溫，過濾、干燥、在空氣氣氛下煅燒得到nial尖晶石載體，將所述載體浸漬到鈰源溶液中，充分浸漬后干燥，然后在馬弗爐中焙燒處理，即得所述ce摻雜鎳鋁尖晶石催化劑。

4、進(jìn)一步地，鎳源選自ni(no3)2·6h2o、nicl2、nio、nico3、(ch3coo)2ni中的至少一種，優(yōu)選為ni(no3)2·6h2o，鋁源選自al(no3)3·9h2o、alcl3、al2o3、(ch3coo)3al中的至少一種，優(yōu)選為al(no3)3·9h2o。

5、進(jìn)一步地，鎳源和鋁源的摩爾比是0.5-8:1，優(yōu)選為2-4:1。

6、進(jìn)一步地，鎳源和鋁源兩者在去離子水中的總濃度是0.75-5mol/l，使用的凝膠劑為乙二胺、氨水、氫氧化鈉中的一種，優(yōu)選為乙二胺；使用凝膠劑調(diào)控ph值至8-12，優(yōu)選為9-10。

7、進(jìn)一步地，所述加熱回流反應(yīng)的溫度是70-80℃，反應(yīng)時(shí)間是20-25h；煅燒制備nial尖晶石載體是在馬弗爐中進(jìn)行，煅燒溫度是600-900℃，優(yōu)選為750-800℃，煅燒時(shí)間是1-4h。

8、進(jìn)一步地，所述鈰源選自ce(oh)3、ceo2、ce(no3)3·6h2o或cecl3·7h2o中的至少一種，優(yōu)選為ce(no3)3·6h2o；鈰源與nial尖晶石載體的投料比是0.1-2mmol：3g。

9、進(jìn)一步地，鈰源浸漬到載體上之后的焙燒溫度是500-700℃，優(yōu)選為550-600℃，焙燒時(shí)間是1-3h。

10、本發(fā)明還提供所述的催化劑在用于催化含氟烷烴氣相脫hf制備含氟烯烴的反應(yīng)中的應(yīng)用，所述含氟烷烴包括1,1-二氟乙烷、1,1,1,2-四氟乙烷、1,1,1,3,3-五氟丙烷中的至少一種，催化反應(yīng)的溫度為400～550℃，優(yōu)選為450-500℃，反應(yīng)壓力為常壓。

11、通過采用上述技術(shù)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

12、1)本申請以nial尖晶石為載體，在鈰源的作用下制備出了ce摻雜鎳鋁尖晶石催化劑。由于ce與載體的相互作用作用使催化劑不容易燒結(jié)失活，并且鈰的存在可以調(diào)控催化劑的酸量和酸度，進(jìn)而提高反應(yīng)的活性和穩(wěn)定性。

13、2)本發(fā)明的一種ce摻雜鎳鋁尖晶石催化劑采用溶膠凝膠法制得，制備方法簡便，具有制備周期短，催化反應(yīng)的收率、轉(zhuǎn)化率高且操作簡單的特點(diǎn)，同時(shí)屬于環(huán)境友好型材料，且可以應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。本發(fā)明方法合成的催化劑在含氟烷烴脫hf制備含氟烯烴反應(yīng)中具有高催化活性和穩(wěn)定性。

14、3)本發(fā)明方法制備出的催化劑在含氟烷烴(hfcs)氣相脫hf制備含氟烯烴(hfos)的反應(yīng)中顯示了極高的活性和穩(wěn)定性。本發(fā)明提供的催化劑具有制備簡單、轉(zhuǎn)化率高、選擇性好、壽命長和抗燒結(jié)的特點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種ce摻雜鎳鋁尖晶石催化劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟：將鎳源和鋁源溶解在去離子水中，充分?jǐn)嚢?，然后使用凝膠劑調(diào)控ph值至堿性，于50-90℃溫度下加熱回流反應(yīng)10-40h，之后冷卻至室溫，過濾、干燥、在空氣氣氛下煅燒得到nial尖晶石載體，將所述載體浸漬到鈰源溶液中，充分浸漬后干燥，然后在馬弗爐中焙燒處理，即得所述ce摻雜鎳鋁尖晶石催化劑。

2.如權(quán)利要求1所述的一種ce摻雜鎳鋁尖晶石催化劑的制備方法，其特征在于鎳源選自ni(no3)2·6h2o、nicl2、nio、nico3、(ch3coo)2ni中的至少一種，優(yōu)選為ni(no3)2·6h2o，鋁源選自al(no3)3·9h2o、alcl3、al2o3、(ch3coo)3al中的至少一種，優(yōu)選為al(no3)3·9h2o。

3.如權(quán)利要求1所述的一種ce摻雜鎳鋁尖晶石催化劑的制備方法，其特征在于鎳源和鋁源的摩爾比是0.5-8:1，優(yōu)選為2-4:1。

4.如權(quán)利要求1所述的一種ce摻雜鎳鋁尖晶石催化劑的制備方法，其特征在于鎳源和鋁源兩者在去離子水中的總濃度是0.75-5mol/l，使用的凝膠劑為乙二胺、氨水、氫氧化鈉中的一種，優(yōu)選為乙二胺；使用凝膠劑調(diào)控ph值至8-12，優(yōu)選為9-10。

5.如權(quán)利要求1所述的一種ce摻雜鎳鋁尖晶石催化劑的制備方法，其特征在于所述加熱回流反應(yīng)的溫度是70-80℃，反應(yīng)時(shí)間是20-25h；煅燒制備nial尖晶石載體是在馬弗爐中進(jìn)行，煅燒溫度是600-900℃，優(yōu)選為750-800℃，煅燒時(shí)間是1-4h。

6.如權(quán)利要求1所述的一種ce摻雜鎳鋁尖晶石催化劑的制備方法，其特征在于所述鈰源選自ce(oh)3、ceo2、ce(no3)3·6h2o或cecl3·7h2o中的至少一種，優(yōu)選為ce(no3)3·6h2o；鈰源與nial尖晶石載體的投料比是0.1-2mmol：3g。

7.如權(quán)利要求1所述的一種ce摻雜鎳鋁尖晶石催化劑的制備方法，其特征在于鈰源浸漬到載體上之后的焙燒溫度是500-700℃，優(yōu)選為550-600℃，焙燒時(shí)間是1-3h。

8.如權(quán)利要求1-7任一所述方法制備的一種ce摻雜鎳鋁尖晶石催化劑。

9.如權(quán)利要求8所述的催化劑在用于催化含氟烷烴氣相脫hf制備含氟烯烴的反應(yīng)中的應(yīng)用。

10.如權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于所述含氟烷烴包括1,1-二氟乙烷、1,1,1,2-四氟乙烷、1,1,1,3,3-五氟丙烷中的至少一種，催化反應(yīng)的溫度為400~550?℃，優(yōu)選為450-500℃，反應(yīng)壓力為常壓。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種Ce摻雜鎳鋁尖晶石催化劑及其制備方法和應(yīng)用，所述催化劑制備方法是：將鎳源和鋁源溶解在去離子水中，充分?jǐn)嚢?，使用凝膠劑調(diào)控pH值至堿性，于50?90℃溫度下加熱回流反應(yīng)10?40h，之后冷卻至室溫，過濾、干燥、馬弗爐中煅燒得到NiAl尖晶石載體，將載體浸漬到鈰源溶液中，充分浸漬后干燥，然后馬弗爐中焙燒處理，即得催化劑。本發(fā)明制備的Ce摻雜鎳鋁尖晶石催化劑應(yīng)用于含氟烷烴氣相脫HF制備含氟烯烴（HFOs）的反應(yīng)中具有較高的選擇性和穩(wěn)定性，提高了催化劑的使用壽命，在反應(yīng)中催化劑不易積炭，目標(biāo)產(chǎn)物收率高、原料轉(zhuǎn)化率高且易工業(yè)化。

技術(shù)研發(fā)人員：韓文鋒,劉兵,劉芳草,劉金如,趙嘉明,畢玉寶,韋小麗
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10