片状催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及催化剂领域，具体地，涉及一种片状催化剂及其制备方法和应用。所述片状催化剂含有碳酸氧镧，且所述片状催化剂在至少一个维度上具有纳米尺度。所述片状催化剂的制备方法包括：(1)将尿素、草酸盐和分散稳定剂加入至含有镧的化合物的溶液中，得到混合物料；(2)将所述混合物料进行水热反应；(3)将水热反应后的物料经分离后获得的固体物料进行干燥和焙烧，得到所述片状催化剂。本发明专利技术通过在含有镧的化合物的溶液中添加可溶性有机弱碱、草酸盐和分散稳定剂，制备得到了在至少一个维度上具有纳米尺度的含有碳酸氧镧的催化剂。将该催化剂应用于甲烷氧化偶联反应中，表现出了优异的活性。活性。活性。

【技术实现步骤摘要】
片状催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及催化剂领域，具体地，涉及一种片状催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]碳酸氧镧用于治疗高磷酸盐血症已经有专利报道，US20200093859A1，利用碳酸氧镧回收氨水有一定的效果，CN111204791A，CN111744454A公开了复合除磷吸附剂碳酸氧镧负载蒙脱石，可用于含磷废水处理领域。近年来，碳酸氧镧在催化领域的中研究也逐渐开展，万惠霖等发现碳酸氧镧的不同形貌对甲烷氧化偶联反应具有一定的影响性。
[0003]以碳酸氧镧为主要成分的催化剂在甲烷氧化偶联反应中的催化效果一直是科学界所重点关注。

技术实现思路

[0004]本专利技术的第一个目的在于提供一种片状催化剂，所述片状催化剂含有碳酸氧镧，且所述片状催化剂在至少一个维度上具有纳米尺度。
[0005]本专利技术的第二个方面在于提供一种片状催化剂的制备方法，该方法包括：(1)将可溶性有机弱碱、草酸盐和分散稳定剂加入至含有镧的化合物的溶液中，得到混合物料；(2)将所述混合物料进行水热反应；(3)将水热反应后的物料经分离后获得的固体物料进行干燥和焙烧，得到所述片状催化剂。
[0006]本专利技术的第三个方面在于提供如上所述的方法制备的片状催化剂。
[0007]本专利技术的第四个方面在于提供如上所述的片状催化剂在甲烷氧化偶联反应中的应用。
[0008]本专利技术的第五个方面在于提供一种由甲烷制备碳二烃的方法，该方法包括：在氧气存在下，并且在甲烷氧化偶联反应的条件下，将甲烷与如上所述的催化剂接触反应；
[0009]或者，按照如上所述的方法制备催化剂，然后在氧气存在下，并且在甲烷氧化偶联反应的条件下，将甲烷与所得催化剂接触反应。
[0010]本专利技术的技术方案可以取得如下的有益效果：
[0011]本专利技术通过在含有镧的化合物的溶液中添加可溶性有机弱碱、草酸盐和分散稳定剂，制备得到了在至少一个维度上具有纳米尺度的含有碳酸氧镧的催化剂。将该催化剂应用于甲烷氧化偶联反应中，表现出了优异的活性。
附图说明
[0012]图1是实施例1制备得到的碳酸氧镧的XRD图；
[0013]图2是实施例1制备得到的碳酸氧镧的TEM透射电镜图。
具体实施方式
[0014]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或
值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0015]第一方面，本专利技术提供了一种片状催化剂，所述片状催化剂含有碳酸氧镧，且所述片状催化剂在至少一个维度上具有纳米尺度。
[0016]优选的，所述片状催化剂的厚度为10
‑
100nm。
[0017]优选的，所述片状催化剂中，任意两个端点的最长距离为1
‑
10μm。
[0018]优选的，所述片状催化剂中，任意两个端点的最短距离为10
‑
100nm。
[0019]本专利技术中，在没有相反说明的情况下，本文所述的厚度和距离通过透射电镜进行测定。
[0020]优选的，为了进一步提升所制备的催化剂的性能，所述催化剂中还含有钡元素。
[0021]优选的，钡元素和镧元素的摩尔比为1:1
‑
25，优选为1:1.5
‑
10，更优选为1:2
‑
5.5。
[0022]其中，所述钡元素可以以氧化钡和/或碳酸钡的形式存在于所述氧化剂中。
[0023]第二方面，本专利技术提供了一种片状催化剂的制备方法，该方法包括：
[0024](1)将可溶性有机弱碱、草酸盐和分散稳定剂加入至含有镧的化合物的溶液中，得到混合物料；
[0025](2)将所述混合物料进行水热反应；
[0026](3)将水热反应后的物料经分离后获得的固体物料进行干燥和焙烧，得到所述片状催化剂。
[0027]根据本专利技术，水溶性镧盐可以为常规使用的各种可溶于水的镧盐，例如，可以包括但不限于氯化镧，氯酸镧和硝酸镧。
[0028]其中，在所述溶液中，镧元素的浓度可以在较宽的范围内选择，优选的，为了获得性能更佳的催化剂，在所述溶液中，镧元素的浓度为0.05
‑
10重量％，例如，可以为0.05重量％、0.1重量％、0.4重量％、0.5重量％、0.6重量％、0.7重量％、1重量％、2重量％、3重量％、4重量％、5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％、10重量％，优选为0.1
‑
5重量％，更优选为0.3
‑
0.6重量％。
[0029]本专利技术中，所述可溶性有机弱碱可以选自尿素、氨水、二甲胺、三乙胺、苯胺和吡啶，优选为尿素。
[0030]本专利技术中，所述草酸盐可以选自草酸钠、草酸钾和草酸锂等化合物。
[0031]本专利技术中，所述分散稳定剂选自聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠和马来酸
‑
丙烯酸共聚物。优选的，所述聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量可以为45000
‑
58000Da，
[0032]本专利技术中，所述混合物料中，以质量计，以镧元素计的含有镧的化合物、可溶性有机弱碱、草酸盐和分散稳定剂的用量比为1：0.02
‑
10：0.1
‑
20：0.01
‑
2，优选为1：0.1
‑
4：0.3
‑
10：0.08
‑
1.2，更优选为1：0.4
‑
3.6：0.6
‑
4.5：0.14
‑
0.9。
[0033]本专利技术中，待各物料完全溶解之后，本专利技术的方法还优选将得到的混合物料在室温下搅拌20
‑
60min，优选30
‑
60min。
[0034]其中，优选的，相对于0.2
‑
1L的反应体系，所述搅拌的转速为500
‑
1000rpm。
[0035]根据本专利技术一种优选的实施方式，为了进一步提高所制备的催化剂的性能，所述溶液中还含有水溶性钡盐。
[0036]其中，所述水溶性钡盐可以为常规的能够溶于水的钡盐，优选选自硝酸钡、氯化钡和醋酸钡。
[0037]优选的，钡元素和镧元素的摩尔比为1:1
‑
25，例如，可以为1:1、1:4、1:4.5、1:5、1:5.5、1:6、1:10、1:15、1:20、1:25，优选为1:1.5
‑
10，更优选为1:2
‑
5.5。
[0038]根据本专利技术，所述水热反应的条件可以为常规的水热反应条件，但优选的，为了更有效地提升所制备的催化剂的性能，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种片状催化剂，其特征在于，所述片状催化剂含有碳酸氧镧，且所述片状催化剂在至少一个维度上具有纳米尺度。2.根据权利要求1所述的催化剂，其中，所述片状催化剂的厚度为10
‑
100nm；和/或，任意两个端点的最长距离为1
‑
10μm；和/或，任意两个端点的最短距离为10
‑
100nm。3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其中，所述催化剂中还含有钡元素；优选的，钡元素和镧元素的摩尔比为1:1
‑
25，优选为1:1.5
‑
10，更优选为1:2
‑
5.5。4.一种片状催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括：(1)将可溶性有机弱碱、草酸盐和分散稳定剂加入至含有镧的化合物的溶液中，得到混合物料；(2)将所述混合物料进行水热反应；(3)将水热反应后的物料经分离后获得的固体物料进行干燥和焙烧，得到所述片状催化剂。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述含有镧的化合物为水溶性镧盐选自氯化镧，氯酸镧和硝酸镧；和/或，所述可溶性有机弱碱选自尿素、氨水、二甲胺、三乙胺、苯胺和吡啶；和/或，所述草酸盐选自草酸钠、草酸钾和草酸锂；和/或，所述分散稳定剂选自聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠和马来酸
‑
丙烯酸共聚物；和/或，在所述溶液中，镧元素的浓度为0.05
‑
10重量％，优选为0.1
‑
5重量％，更优选为0.3
‑
0.6重量％；和/或，所述混合物料中，以质量计，以镧元素计的含有镧的化合物、尿素、草酸盐和分散稳定剂的用量比为1：0.02
‑
10：0.1
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20：0.01
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2，优选为1：0.1
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4：0.3
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10：0.08
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1.2，更优选为1：0.4
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3.6：0.6
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4.5：0.14
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0.9。6.根据权利要求4或...

【专利技术属性】
技术研发人员：武洁花，薛伟，刘东兵，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：