[发明专利]一种核壳结构MgO@SiO2

说明书

本申请公开了一种核壳结构MgO@SiO₂催化剂及其制备方法和用途，属于催化合成领域。所述催化剂包括内核和外壳，所述内核为多孔MgO；所述外壳为SiO₂。所述催化剂的制备方法至少包括以下步骤：a)制备多孔MgO；b)将硅源加入含有所述多孔MgO的溶液中，获得混合液，通过溶胶‑凝胶法制备所述核壳结构MgO@SiO₂催化剂。根据本申请的核壳结构MgO@SiO₂催化剂可用于催化乙醇转化制备高值低碳烯烃，其催化性能良好，有望实现大规模工业应用。并且，该催化剂的制备方法工艺简单，成本低廉，具有很强的可行性和实用性。

技术领域

本申请涉及一种核壳结构MgO@SiO₂催化剂及其制备方法和用途，属于催化合成领域。

背景技术

乙烯、丁烯、1,3-丁二烯等低碳烯烃都是应用十分广泛的有机化工原料，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，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发生脱水、缩合等反应可以转化为低碳烯烃。尤其是乙醇制备1,3-丁二烯作为1,3-丁二烯曾经的主要生产技术，在近年来再度引起了研究者们的普遍重视。随着生物乙醇产量的逐年增加，煤制乙醇技术的研发成功对乙醇产能的提升增添了新的动力。因此，利用乙醇代替传统石油路线生产高值烯烃，非常具有现实意义。

MgO/SiO₂催化剂是催化乙醇转化制备1,3-丁二烯最为经典的催化剂之一。国内外研究者们对其进行了大量研究报道。例如，文献ChemSusChem 2014,7,2505-2515中报道了采用湿捏法(wet-kneading)制备的MgO/SiO₂催化剂催化乙醇制备1,3-丁二烯的活性和选择性要高于共沉淀法，并且在催化剂中加入CuO有助于催化性能的改善。文献Catal.Sci.Technol.,2017, 7,168-180中报道了Mg/Si摩尔比为65/35的多级结构MgO/SiO₂催化剂在催化乙醇制备1,3-丁二烯的反应中表现出较高的活性，但是其催化剂仍旧采用湿捏法制备，催化剂结构为常规的负载型。由此可见，为了获得适宜的表面酸碱性以及更多的活性中间物种，现有的技术手段主要依赖制备方法、Mg/Si比例以及助剂种类的调节，忽略了催化剂构型的设计。通过对催化剂构型的可控构筑，也是调变催化剂物化性能、改善催化性能的有效手段。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种核壳结构MgO@SiO₂催化剂，该催化剂对于催化乙醇转化制备高值低碳烯烃具有良好的性能，有望实现大规模工业应用。

所述核壳结构MgO@SiO₂催化剂，其特征在于，包括内核和外壳，所述内核为多孔MgO；所述外壳为SiO₂。

可选地，所述多孔MgO为球形，直径为100～800nm，孔径为2～10nm；所述外壳的壳层厚度为20～300nm。

优选地，所述多孔MgO的直径的上限选自800nm、750nm、700nm、 650nm、600nm、550nm、500nm、450nm，下限选自100nm、150nm、 200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm；所述多孔MgO的孔径的上限选自10nm、9nm、8nm、7nm、6nm，下限选自2nm、3nm、 4nm、5nm、6nm；所述外壳壳层厚度的上限选自300nm、280nm、260 nm、240nm、220nm、200nm、180nm、160nm，下限选自20nm、40nm、 60nm、80nm、100nm、120nm、140nm、160nm。

可选地，所述外壳不含有孔。

可选地，所述外壳含有介孔，介孔孔径为2～5nm。