[发明专利]一种单原子分散的铑基催化剂、其制备方法及在甲烷低温氧化反应中的应用

权利要求书

1.一种制备单原子分散的铑基催化剂的方法，其特征在于，至少包括如下步骤：

a）将载体浸渍于含有铑元素的溶液，经烘干、焙烧，得到前驱体；

b）将前驱体与含有一氧化碳和卤代烷烃的混合气接触进行后处理，得到所述单原子分散的铑基催化剂；

所述单原子分散的铑基催化剂包括活性组分和载体；

其中，所述活性组分中包含铑元素；

所述载体为活性炭；

所述铑元素以单核络合物的形式单原子分散在所述铑基催化剂中，如式I中所示：

Rh(CO)_xX_y(O=AC)式I

其中，X选自Cl、Br、I中的至少一种；

0＜x≤2，1≤y≤5；

(O=AC)表示活性炭上的含氧基团，该单核络合物通过氧锚定在活性炭表面。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述活性组分在所述单原子分散的铑基催化剂中的重量百分含量为0.05~6%。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述活性组分在所述单原子分散的铑基催化剂中的重量百分含量为0.1~6%；

所述活性组分在所述单原子分散的铑基催化剂中的重量百分含量以铑元素的质量百分含量计。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a）所述含有铑元素的溶液中，所述铑元素来自铑的氧化物、氢氧化物、硫化物、氯化物、金属有机物中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铑元素来自纳米金属铑、三氧化二铑、二氧化铑、二羰基乙酰丙酮铑、三氯化铑中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a）所述载体选自椰壳炭、杏壳炭中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述椰壳炭的比表面积为500~1100m²/g；平均孔径为1~200nm。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述椰壳炭的比表面积为550~900m²/g，平均孔径为1~100nm。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述杏壳炭的比表面积为600~1200m²/g，平均孔径为1~200nm。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述杏壳炭的比表面积为650~1000m²/g，平均孔径为1~100nm。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b）所述含有一氧化碳和卤代烷烃的混合气中，一氧化碳和卤代烷烃的摩尔比为0.1~200:1。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤b）所述含有一氧化碳和卤代烷烃的混合气中，一氧化碳和卤代烷烃的摩尔比为0.1~100:1。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，步骤b）所述含有一氧化碳和卤代烷烃的混合气中，一氧化碳和卤代烷烃的摩尔比为1~50:1。

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b）所述卤代烷烃选自一氯甲烷、二氯甲烷、氯仿、溴甲烷、溴乙烷、溴丙烷、二溴甲烷、溴仿、碘甲烷、碘乙烷、碘丙烷、碘苯中的至少一种。

15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b）所述卤代烷烃选自溴甲烷、溴乙烷、溴丙烷、二溴甲烷、溴仿、碘甲烷、碘乙烷、碘丙烷、碘苯中的至少一种。