[发明专利]一种钒磷氧催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种钒磷氧催化剂，以纳米钒磷氧化物VOHPO·0.5H₂O为前躯体，经先活化后成型或者先成型后活化制得，其特征在于，所述的纳米钒磷氧化物具有以下性质：晶粒度小于100nm，以钒磷氧化物的体积为基准，其晶粒度分布为，30～50nm的粒子所占比例为7～14%，50～70nm的粒子所占比例为54～79%，＞70nm粒子所占比例为7～39%。

2.按照权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂中磷与钒的摩尔比为0.85～1.35。

3.按照权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述的钒磷氧催化剂中焦磷酸氧钒 (VO₂)₂P₂O₇的体积含量高于75%。

4.按照权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述钒磷氧催化剂的比表面积为至少15m²/g，孔容为至少0.03mL/g。

5.按照权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂中磷与钒的摩尔比为0.95～1.20。

6.按照权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述的钒磷氧催化剂中含有助剂，所述助剂选自Co、Ni、Zn、Bi、Zr、Cu、Li、K、Ca、Mg、Ti、La、Mo、Nb、B、Fe、Cr和Ce元素中的一种或几种，助剂以金属元素计的含量为V原子的0.001～0.2倍。

7.权利要求1-6任一所述钒磷氧催化剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将异丁醇和苯甲醇的混合物、五氧化二钒加入到浸没循环式撞击流反应器中，启动撞击流反应器，螺旋桨转数为750r/min～4500r/min，升温到95～120℃使反应回流2～4小时，再加入浓磷酸保持回流温度，继续反应4～8小时，得到兰色浆状反应液，经过滤、干燥和焙烧，得到钒磷氧化物粉末；

（2）所得钒磷氧化物经先活化、后成型，或者经先成型、后活化即得到所述钒磷氧催化剂。

8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的异丁醇和苯甲醇的混合体积比为5:1～100:1，所述的异丁醇和苯甲醇混合物与五氧化二钒的混合重量比是5:1～25:1。

9.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，所述浓磷酸的重量百分浓度为85%～100%。

10.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述干燥的条件为：在95～170℃温度下干燥8～12小时；所述的焙烧条件为：在200～285℃温度下焙烧4～8小时。

11.按照权利要求10所述的方法，其特征在于，所述的干燥温度为120～150℃，所述的焙烧温度为230～260℃。

12.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的活化在氮气/空气的混合气、水蒸气/空气的混合气或丁烷/空气的混合气的一种或几种组合的氛围下进行，活化温度为350～450℃，活化时间为5～40小时。

13.按照权利要求12所述的方法，其特征在于，所述的活化温度375～425℃，所述的活化时间为12～20小时。

14.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的成型方式为挤条、打片或成球。

15.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，在钒磷氧催化剂的制备过程中引入助剂，助剂加入量以金属元素计为V原子的0.001～0.2倍，所述的助剂选自Co、Ni、Zn、Bi、Zr、Cu、Li、K、Ca、Mg、Ti、La、Mo、Nb、B、Fe、Cr和Ce元素中的一种或几种。

16.按照权利要求15所述的方法，其特征在于，所述助剂以下述方式之一引入催化剂中：（1）在钒磷氧催化剂前躯体即纳米钒磷氧化物的制备过程中引入；（2）在钒磷氧催化剂成型前或成型过程引入；（3）在钒磷氧催化剂活化后，再以浸渍方式引入。

17.一种正丁烷氧化制备顺酐的反应方法，其特征在于，反应过程中使用了权利要求1-6任一所述的钒磷氧催化剂。

18.按照权利要求17所述的方法，其特征在于，所述的反应条件为：反应温度380～450℃，压力为常压～0.5MPa，正丁烷混合气空速为1000～3500h^-1，正丁烷浓度为1.0%～1.8%。