[发明专利]用于甲烷无氧芳构化和芳烃烷基化耦合反应的催化剂的制备方法及应用

权利要求书

1.一种用于甲烷无氧芳构化和芳烃烷基化耦合反应的催化剂，其特征在于，包括甲烷无氧芳构活性组分、助催化剂和催化剂载体，所述催化剂具有微孔和介孔的多级孔结构；

所述甲烷无氧芳构活性组分选自Mo、Zn、ZnO、Cu、Mn中的一种或几种；

所述助催化剂选自Ga、Mg、Ce、Cr中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的用于甲烷无氧芳构化和芳烃烷基化耦合反应的催化剂，其特征在于，所述甲烷无氧芳构活性组分的负载量为2-25wt％；所述助催化剂的负载量为0.1-10wt％。

3.根据权利要求1所述的用于甲烷无氧芳构化和芳烃烷基化耦合反应的催化剂，其特征在于，所述催化剂载体为芳烃烷基化活性组分；优选地，所述芳烃烷基化活性组分为含有酸中心的分子筛；优选地，所述含有酸中心的分子筛中，SiO₂/Al₂O₃摩尔比为20-300；更优选为30-200。

4.根据权利要求3所述的用于甲烷无氧芳构化和芳烃烷基化耦合反应的催化剂，其特征在于，所述含有酸中心的分子筛选自HZSM-5、HZSM-12、Hβ、SAPO-34、MAPO-11、MCM-41中的一种或几种。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的用于甲烷无氧芳构化和芳烃烷基化耦合反应的催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将催化剂载体进行预焙烧处理得中间体A；

2)将中间体A与碱溶液混合，进行碱蚀，再经水洗、干燥，再浸渍于含甲烷无氧芳构活性组分和助催化剂的溶液中，经干燥、焙烧，得所述催化剂。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，

所述预焙烧的条件为：温度120-600℃，时间1-6h；

步骤2)中，

所述碱溶液中碱选自NaOH、KOH、Na₂CO₃、NaHCO₃中的一种或几种；

所述焙烧的温度为200-650℃，时间为1-6h。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述催化剂载体的制备方法包括如下步骤：

a.向容器中依次加入偏硅酸钠、SiO₂粉末、四丙基溴化铵、氟化铵、α-氧化铝，其中，每加入一种组分便立即研磨至均匀，待添加完毕后，研磨至有黏状物产生；

b.将步骤a所得物进行晶化，再净化、干燥、焙烧、加入铵盐进行两次离子交换，再继续进行干燥、焙烧，得所述催化剂载体。

8.如权利要求1-4任一项所述的用于甲烷无氧芳构化和芳烃烷基化耦合反应的催化剂在催化甲烷无氧芳构化和芳烃烷基化耦合反应中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，包括如下步骤：

将所述催化剂置于反应器中；

升温并通入甲烷气体对催化剂进行活化；

活化结束后，加入原料气，进行反应。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述催化剂的添加量为0.2-0.5g；

优选地，所述活化的温度为400-700℃，时间为10-60min；

优选地，所述原料气为甲烷和烷基化试剂的混合；

优选地，所述烷基化试剂选自甲醇、乙醇、氯甲烷中的一种或几种；

优选地，所述烷基化试剂与甲烷的体积比为0.001-1；

优选地，所述反应的温度为650-1000℃，时间为0-500h，空速为1000-10000mL/gcat·h。