一种催化剂及其制备方法和用途.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109833881A(43)申请公布日2019.06.04(21)申请号201910205352.3C07C47/22(2006.01)(22)申请日2019.03.18(71)申请人中国科学院过程工程研究所地址100190北京市海淀区中关村北二街1号(72)发明人李春山张国梁何宏艳李杰王蕾闫瑞一张笑颖孟涛张锁江(74)专利代理机构北京品源专利代理有限公司11332代理人巩克栋(51)Int.Cl.B01J23/887(2006.01)C07C45/38(2006.01)C07C45/35(2006.01)权利要求书2页说明书11页(54)发明名称一种催化剂及其制备方法和用途(57)摘要本发明涉及一种催化剂及其制备方法和用途，所述催化剂在传统的钼-铋催化剂的基础上，通过共掺杂Cu和Ce，使得所述催化剂在保持较高转化率的同时，对甲基丙烯醛的选择性明显提升，从而使得甲基丙烯醛的产率也明显提升，同时，碱金属元素(例如铯、钾等)的加入，使所述催化剂对甲基丙烯醛的选择性进一步明显提升，催化剂中包含的Y元素进一步优化了催化剂的电子结构，提升了其催化性能。本发明所述催化剂选择性氧化异丁烯制备甲基丙烯醛的过程中，甲基丙烯醛的选择性最高可达91.2％，甲基丙烯醛的收率最高可达90.5％。CN109833881ACN109833881A权利要求书1/2页1.一种催化剂，其特征在于，所述催化剂的组分通式为Mo12BiaFebCocCudCeeXfYgOh/iZ，所述X为碱金属元素；所述Y选自锌、镍、碲、锡、铅、镧、钕或铒中的任意一种或至少两种的组合；O为氧元素，所述Z为结构助剂；所述a、b、c、d、e、f和g分别代表铋、铁、钴、铜、铈、X和Y的原子比率；其中，0＜a≤5，0＜b≤4，3≤c≤12，0＜d≤1，0＜e≤1，0＜f≤4，0≤g≤4，h为满足催化剂中各组成中原子价态所需的氧原子的比率；所述i为催化剂中结构助剂的质量百分含量，其中i为0-50％。2.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述碱金属元素包括锂、钠、钾或铯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述碱金属元素包括钾和铯；优选地，所述结构助剂包括惰性氧化铝和/或二氧化硅；优选地，所述催化剂中结构助剂的质量百分含量为0-30％。3.如权利要求1或2所述的催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)配制含钼源和碱金属源的物料A；(2)配制含酸、铋源、钴源和铁源的物料B；(3)配制含铜源和铈源或含铜源、铈源和Y源的物料C；(4)依次将物料B和物料C加入到物料A中，得到混合浆料，之后进行熟化，干燥，焙烧，得到所述催化剂。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述焙烧后还包括成型；优选地，所述物料A的配制方法包括将钼源和碱金属源溶解在水中，得到含钼源和碱金属源的物料A；优选地，所述物料B的配制方法包括将铋源、钴源和铁源溶解在含酸的水溶液中，得到含酸、铋源、钴源和铁源的物料B；优选地，所述物料C的配制方法包括将铜源和铈源或铜源、铈源和Y源溶解在水中，得到含铜源和铈源或含铜源、铈源和Y源的物料C。5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述钼源包括钼酸盐；优选地，所述碱金属源包括碱金属盐；优选地，所述铋源包括铋盐；优选地，所述钴源包括钴盐；优选地，所述铁源包括铁盐；优选地，所述铜源包括铜盐；优选地，所述铈源包括铈盐；优选地，所述Y源包括Y盐和/或Y的氧化物；优选地，所述含酸的水溶液中酸的量使得加入的铋源、钴源和铁源全部溶解；优选地，所述含酸的水溶液中的酸包括硝酸；优选地，所述含酸的水溶液中硝酸的浓度为2-15wt.％，优选为5-10wt.％。6.如权利要求3-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)中加入物料的过程中伴随搅拌；优选地，步骤(4)所述熟化的温度为80-120℃；优选地，步骤(4)所述熟化的时间为1-12h。2CN109833881A权利要求书2/2页7.如权利要求3-6任一项所述的方法，其特征在于，所述成型的方法包括喷雾干燥、压片或造粒中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述成型过程中加入结构助剂；优选地，所述结构助剂包括惰性氧化铝和/或二氧化硅；优选地，所述结构助剂的颗粒粒径为10-200μm。8.如权利要求3-7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述焙烧的温度为400-650℃。9.如权利要求3-8任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将钼酸盐和碱金属盐溶解在水中，得到含钼盐和碱金属盐的物料A；(2)将铋盐、钴盐和铁盐溶解在含酸的水溶液中，得到含酸、铋盐、钴盐和铁盐的物料B；(3)将铜盐和铈盐或铜盐、铈盐和Y源溶解在水中，得到含铜盐和铈盐或铜