介孔碳材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种介孔碳材料的制备方法，主要解决以往技术在制备介孔碳材料时存在需在惰性气氛下以及超过９００℃高温条件下后处理介孔高分子材料，从而造成生产成本较高，以及所得的介孔碳材料作为催化剂载体用于甲苯甲醇侧链烷基化反应中时，甲苯转化率低，芳香烃选择性较低的问题。本发明专利技术通过采用将介孔高分子材料在２００～５００℃、常压空气气氛条件下，处理０．５～２４小时生成介孔碳材料，其中所用的介孔高分子材料选自ＦＤＵ－１４、ＦＤＵ－１５或ＦＤＵ－１６中的至少一种的技术方案，较好地解决了该问题，可用于甲苯甲醇侧链烷基化反应催化剂载体材料的工业制备中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
甲苯和甲醇烷基化是生产苯乙烯的一条具有应用前景的新兴合成路线，1967年 Sidorenko等首次用碱金属离子交换的X型和Y型沸石为催化剂，成功用甲苯和甲醇合成了 苯乙烯，受到了人们广泛的重视，有关这方面的研究也越来越多。与传统工艺相比，此方法 具有原料来源广、成本低、能耗低、污染少等优点，既可利用石油及其加工产品，也可利用天 然气。该反应可在常压、高温、大空速下进行，烷基化所用催化剂为经过碱金属的氢氧化物、 硼酸或磷酸改性的X或Y分子筛。脱氢部分所用催化剂与传统的乙苯催化剂反应所用催化 剂相同。反应由两部分组成，即烷基化反应和乙苯脱氢反应。我们发现介孔碳材料是一种较为理想的甲苯甲醇侧链烷基化反应催化剂载体材 料。专利CN1834203公开了一种新型的介孔高分子材料及后处理所得的介孔碳材料。该材 料具有较大孔道(2 4纳米)且尺寸均一结构有序，并具有巨大的比表面积(1200平方米 /克)和非常好的热稳定性，因而是一种非常理想的作为甲苯与甲醇的侧链烷基化反应催 化剂材料的载体。但这一类新兴的介孔高分子材料如果要作为催化剂载体使用则必须将其中的结 构导向剂除去，专利CN1834203使用惰性气体气氛下的高温焙烧方法除去结构导向剂并形 成介孔碳材料。但该方法不但生产成本较高，处理设备复杂，而且在惰性气氛下所得的介孔 碳材料表面也较为疏水，不利于其后的碱性金属添加剂的负载，负载于其上的金属添加剂 的分散性能也较差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有技术使用惰性气体气氛下的高温焙烧方法，在 除去结构导向剂并形成介孔碳材料时存在生产成本相对较高以及其疏水性不利于后序的 碱性金属添加剂负载的问题，提供一种新的。该方法具有生产成本 低，能增加催化剂的亲水性及金属离子负载能力的优点。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下一种介孔碳材料的制备方 法，将介孔碳分子筛前体即介孔高分子材料在温度为200 50(TC，压力为常压，空气气 氛条件下，焙烧0. 5 24小时得到介孔碳材料，其中所用的介孔高分子材料选自FDU-14、 FDU-15或FDU-16中的至少一种。本专利技术将CN1834203方法所制备的中间产物直接在空气气氛下焙烧分解，焙烧温 度为200 500°C。焙烧后不仅能除去高分子结构导向剂打开材料中的孔道，并且能够使骨 架高分子材料自身进一步交联而结构更为稳定，而且能够保持材料的外观形貌，使材料具 有较好的强度，能够直接应用到工业反应中。本专利技术的处理方法由于是在空气中直接进行 焙烧加热，比较于CN1834203所公开的惰性气氛处理方法或是萃取处理方法能进一步地降低处理成本，而且也能够使用相对简单处理设备进一步降低成本。此外，使用空气直接焙烧 加热分解的好处在于一方面能够通过空气中氧气等氧化性气体在高温下侵蚀材料更完全 地分解结构导向剂，扩大产品孔径，而且也能够一定程度地氧化材料内部的孔壁结构，使材 料表面带有更多氧化态的碳氧键，使介孔碳表面具有较多的亲水性基团而不是传统处理方 法所形成的疏水性基团。而表面的相对亲水对于后继的催化剂载体表面的碱(土)金属离 子碱化处理以及稀土元素、硼元素的负载修饰是非常重要，而且由于材料表面存在较多的 氧化态碳氧键，使材料能够与金属离子、稀土金属、硼元素之间形成一定的化学键、配位键 或化学作用，大大增强这些后修饰组分在催化剂载体表面的作用强度，增加了催化剂材料 的反应稳定性。甲苯分子的三维尺寸较大(0.67 X 0.48 X 0.86纳米)，加之反应一般需要甲苯分 子与活化态的甲醇分子空间匹配发生反应，并且反应生成的苯乙烯或乙苯分子需要尽快地 从催化剂活性表面脱除，腾出反应活性空位，所以催化剂载体内部具有较大的孔道对于该 反应的催化活性及产物选择性的提高起着重要的作用。由于本专利技术所得材料具有较大的孔 道尺寸(2 6纳米，附图说明图1)，这种大孔道的特性能够大大增加甲苯以及甲醇分子在孔道内部 进行碱性位催化的催化效率。本专利技术中甲醇转化率、芳香烃产率的定义如下权利要求一种，将介孔碳分子筛前体即介孔高分子材料在温度为200～500℃，压力为常压，空气气氛条件下，焙烧0.5～24小时得到介孔碳材料，其中所用的介孔高分子材料选自FDU 14、FDU 15或FDU 16中的至少一种。全文摘要本专利技术涉及一种，主要解决以往技术在制备介孔碳材料时存在需在惰性气氛下以及超过900℃高温条件下后处理介孔高分子材料，从而造成生产成本较高，以及所得的介孔碳材料作为催化剂载体用于甲苯甲醇侧链烷基化反应中时，甲苯转化率低，芳香烃选择性较低的问题。本专利技术通过采用将介孔高分子材料在200～500℃、常压空气气氛条件下，处理0.5～24小时生成介孔碳材料，其中所用的介孔高分子材料选自FDU-14、FDU-15或FDU-16中的至少一种的技术方案，较好地解决了该问题，可用于甲苯甲醇侧链烷基化反应催化剂载体材料的工业制备中。文档编号C01B31/02GK101993058SQ200910057800公开日2011年3月30日 申请日期2009年8月31日 优先权日2009年8月31日专利技术者唐嘉伟, 缪长喜, 高翔 申请人:中国石油化工股份有限公司;中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种介孔碳材料的制备方法，将介孔碳分子筛前体即介孔高分子材料在温度为２００～５００℃，压力为常压，空气气氛条件下，焙烧０．５～２４小时得到介孔碳材料，其中所用的介孔高分子材料选自ＦＤＵ－１４、ＦＤＵ－１５或ＦＤＵ－１６中的至少一种。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐嘉伟，高翔，缪长喜，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]