[发明专利]一种酸碱双功能催化剂、其制备方法及在乙醇转化反应中的应用

说明书

本申请公开了一种酸碱双功能催化剂、其制备方法及在乙烯转化制备烯烃反应中的应用。所述酸碱双功能催化剂，其特征在于，包括锡掺杂β分子筛和氧化镁；其中，所述锡掺杂β分子筛在酸碱双功能催化剂中的质量含量为10％～90％；所述氧化镁在酸碱双功能催化剂中的质量含量为10％～90％。该催化剂是采用沉积沉淀法，以锡掺杂β分子筛与氧化镁按照一定的比例复合制备而成。该酸碱双功能催化剂通过组分调变，能够实现酸碱协同作用，克服了现有技术中该领域催化剂酸碱性难以调控的问题，高效地催化乙醇转化，选择性生成1,3‑丁二烯、乙烯、1‑丁烯等化学品，其制备工艺简单，可操作性强，可进行大规模工业生产。

技术领域

本申请涉及一种酸碱双功能催化剂及其制备方法，可用于催化乙醇脱水、脱氢、缩合反应选择性生成1,3-丁二烯、1-丁烯、乙烯等化学品，属于催化合成领域。

背景技术

1,3-丁二烯、1-丁烯以及乙烯都是重要的有机化工原料，有着非常广泛的用途，它们的生产主要依靠石油炼化工艺。随着石油资源的日益枯竭以及碳排放压力的增加，寻找其它的原料资源或者开发新的生产路径具有十分重要的意义。

乙醇在适当的催化剂作用下可以转化为这些烯烃产品(Chem.Soc.Rev.,2014,43,7917；ACS Catal.2017,7,3703)。然而，传统的乙醇工业生产方式主要基于生物发酵工艺，使得乙醇转化制备烯烃受到成本、粮食产量等多方面限制。近来，随着煤制乙醇技术的研发成功，乙醇的生产成本将会进一步大幅降低。因此，利用乙醇转化代替传统路线生产高值烯烃，将更具有现实意义。

用于乙醇转化制烯烃的传统催化剂主要有复合金属氧化物、氧化镁/氧化硅以及海泡石等(J.Appl.Chem.,1962,105；Catal.Sci.Technol.,2017,7,168；Catal.Lett.,1995,34,359)，其中氧化镁/氧化硅催化剂的活性和选择性较好，曾被用于早期的工业化生产，但是对于该催化剂的酸碱性调控一直是一个难点。乙醇转化制烯烃的反应过程需要酸碱协同催化，因此，能否对催化剂的酸碱性进行优化调控将是研制该反应过程的新催化剂的关键考量因素。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供一种酸碱双功能催化剂，通过组分调变，能够实现酸碱协同作用，克服了现有技术中该领域催化剂酸碱性难以调控的问题，高效地催化乙醇转化，选择性生成1,3-丁二烯、乙烯、1-丁烯等高价值烯烃，其制备工艺简单，可操作性强，可进行大规模工业生产。

所述酸碱双功能催化剂，其特征在于，包括锡掺杂β分子筛和氧化镁；其中锡掺杂β分子筛在酸碱双功能催化剂中的质量含量为10％～90％；所述氧化镁在酸碱双功能催化剂中的质量含量为10％～90％。

优选地，其中锡掺杂β分子筛在酸碱双功能催化剂中的质量含量为30％～90％。

优选地，所述酸碱双功能催化剂由锡掺杂β分子筛与氧化镁复合而成。

优选地，所述锡掺杂β分子筛中，硅元素与锡元素的摩尔比为40～200：1。

根据本申请的另一个方面，提供了上述酸碱双功能催化剂的制备方法。该方法工艺简单，制备得到的催化剂产品性能稳定，能够实现大规模工业化生产。

所述制备酸碱双功能催化剂的方法至少包含以下步骤：

a)获得锡掺杂β分子筛；

b)将所述锡掺杂β分子筛置于含有镁离子的溶液中，加入碱溶液调节pH值；

c)分离、洗涤所得到的固体经干燥、焙烧后，即得所述酸碱双功能催化剂。

所述锡掺杂β分子筛可以来自商业购买、根据现有技术中的记载制备得到，或者根据本申请中记载的方法制备得到。

作为一种优选的方式，所述锡掺杂β分子筛通过至少包括以下步骤的制备方法制备得到：