[发明专利]一种铝硅合金催化剂载体及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂载体领域，及制备方法和应用，更进一步地还具体涉及一种用于苯乙烯加氢反应或VOCs的催化燃烧反应的催化剂载体的应用。

背景技术

由于片状化结构的载体表面有利于反应物在催化剂表面的传质过程，从而有利于反应的快速进行，提高催化剂的催化活性。但，目前片状表面结构的催化剂载体，通常采用添加结构导向剂(模板剂)利用溶剂热法来制备。如CN201310670278.5公开了薄片状纳米SAPO-34分子筛、制备方法及其应用。采用四乙基氢氧化铵为模板剂，传统水热或溶剂热合成方法合成，所合成的纳米SAPO-34样品均为薄片状形貌。该合成方法简单，高效，溶剂消耗量小，甲醇制备烯烃(MTO)反应中具有很高的低碳烯烃选择性，尤其是乙烯和丙烯的总收率可以达到83％以上。但是该方法需要添加模板剂。CN201310234194.7公开了一种薄片状氧化铬/氧化铝催化剂及其制备方法。在加入模板剂的条件下，将铝源、铬源进行醇热反应，所得固体烘干，煅烧，冷却研磨成型既得催化剂。这种方法制备的催化剂具有薄片结构，有利于反应传质，应用于丙烷脱氢制丙烯具有优异的转化率和选择性。但以上的制备方法均不可避免的引入了模板剂。

另一方面，固定床反应器中导热性不良的催化剂载体，往往容易造成传热和温度控制上的困难。尤其是高放热反应，极易导致催化剂床层局部过热，严重时甚至出现“飞温”现象，使得催化剂活性组分烧结，催化性能下降。为了解决这个问题，目前常用的方法有用惰性高导热材料稀释催化剂床层或使用具有高导热性的材料作为催化剂载体来提高固定床反应器传热效率、维持催化剂的稳定性。CN102020525A公开了一种Ni/SiC催化剂在合成气制甲烷中的应用。利用高导热性能的SiC作为催化剂载体负载活性组分金属镍，结果发现催化剂催化性能优良，甲烷选择性在85％以上，并且床层温度分布均匀，催化剂没有积炭生成。但是目前所制备的SiC载体比表面积较小，且其表面过于惰性，不利于活性成分的负载。

因此，本领域的技术人员急待开发一种催化剂载体，可以开发出一种制备过程简单，易于控制，具有较高的催化活性及高导热性能，且绿色环保，有利大规模工业化生产催化剂载体结构及其制备方法。

发明内容

本发明首次成功的开发出铝硅合金催化剂核壳载体结构，可具有高导热性能的同时，还有利于反应物在催化剂表面的传质过程，提高催化活性。

本发明的目的在于，提供一种制备过程简单，易于控制，无需模板剂的情况下，也可以制得绿色环保，适用于大规模工业化生产的，具有片状化表面结构的铝硅合金催化剂载体的制备方法。

本发明的目的还在于，提供上述铝硅合金催化剂载体的应用，可高效用于苯乙烯加氢反应或VOCs的催化燃烧反应。

本发明的铝硅合金催化剂载体是以铝硅合金粉为原料制备得到的球形核壳型结构，内核为铝硅合金，壳层为表面鳞片状氧化铝组成的多孔结构，其平均孔径为3-40nm，片层厚度10nm-30nm。

以铝硅合金粉为原料制备过程为：将铝硅合金粉在40-200℃下进行水热反应形成片状化表面结构后，过滤，洗涤，干燥，将干燥后的粉末在空气中300-600℃焙烧得到。

本发明的铝硅合金催化剂载体的制备方法是将铝硅合金粉在40-200℃下水热反应形成片状化表面结构后，过滤，洗涤，干燥，将干燥后的粉末在空气中300-600℃焙烧，得到内核为未腐蚀的铝硅合金，外壳为鳞片状氧化铝的催化剂载体。

本发明中所述的水热反应时间优选为10min-12h；特别优选2-6h。

本发明中所述的焙烧时间优选为2-10h。

本发明所述的干燥优选是在60-100℃下干燥2-10h。

本发明的所述的铝硅合金粉平均粒径范围3～40微米。

所述的铝硅合金中硅的质量含量为10～50％；优选为10～40％；最优选为30～40％。

本发明的所述的催化剂载体的应用，是将活性贵金属钯和所述的催化剂载体组成催化剂用于苯乙烯加氢反应或VOCs的催化燃烧反应。