[发明专利]一种用于二甲醚氧化合成聚甲氧基二甲醚的碳基催化剂及其制法和应用

权利要求书

1.一种用于二甲醚氧化合成聚甲氧基二甲醚的碳基催化剂，其特征在于由以下原料制备而成：酸性组分和碳材料载体；所述酸性组分包括硫酸、硫酸盐中的任一种或几种；或磷酸、磷酸盐中的任一种或几种；其中以SO₄^2- 或PO₄^3-计，酸性组分的质量含量为5%-50%，碳材料载体的质量含量为50-95%。

2.根据权利要求1所述的用于二甲醚氧化合成聚甲氧基二甲醚的碳基催化剂，其特征在于：所用酸性组分包括硫酸、硫酸铈、硫酸锆、硫酸钛、硫酸氧钛、硫酸铁、硫酸铜、硫酸锰中的任一种或几种；或者所用酸性组分包括磷酸、磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵中的任一种或几种。

3.根据权利要求1所述的用于二甲醚氧化合成聚甲氧基二甲醚的碳基催化剂，其特征在于：碳材料载体为以煤质活性炭、木炭以及生物质炭为碳源前体，采用化学改性的方法将碳前体转化成具有不同表面化学性质的碳材料。

4.根据权利要求3所述的用于二甲醚氧化合成聚甲氧基二甲醚的碳基催化剂，其特征在于：所用的碳源为：煤质活性炭、木炭、纤维素、木质素、蔗糖、各种植物的根茎、稻壳、椰壳、果壳中的任一种；所述蔗糖包括葡萄糖或果糖。

5.一种权利要求1~4任一项所述的用于二甲醚氧化合成聚甲氧基二甲醚的碳基催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）首先是采用化学活化法制备以生物质炭为碳源的碳材料，即将化学活化剂与碳源直接混合，惰性气体保护下，高温煅烧合成碳材料；

将煤质活性炭、木炭以及活化处理后的生物质炭采用不同质量浓度的硝酸、双氧水或硫酸溶液进行氧化处理，进一步丰富含氧官能团，提高催化剂的氧化活性，以此作为催化剂载体；

（2）其次将酸性组分用蒸馏水溶解后，等体积浸渍到碳载体上，静置4-10小时，在100-150^oC下烘干，在氮气、氢气、惰性气氛或有氧气氛下，200-400^oC下焙烧4-8小时，制得反应所需的碳基催化剂。

6.根据权利要求5所述的用于二甲醚氧化合成聚甲氧基二甲醚的碳基催化剂的制备方法，其特征在于步骤（1）中，采用的化学活化剂有碱、金属盐、酸中的一种，碳化温度为800-1300℃；

进行氧化处理过程中，所述硝酸的质量浓度为1-69%、双氧水的质量浓度为1-30%、硫酸的质量浓度为1-96%。

7.根据权利要求6所述的用于二甲醚氧化合成聚甲氧基二甲醚的碳基催化剂的制备方法，其特征在于所述的碱包括KOH或NaOH；所述金属盐包括ZnCl₂、Na₂CO₃或K₂CO₃；所述酸包括H₃PO₄或HNO₃。

8.根据权利要求5所述的用于二甲醚氧化合成聚甲氧基二甲醚的碳基催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，惰性气氛为氩气或氦气，有氧气氛为空气或氧气。

9.一种权利要求1~4任一项所述的用于二甲醚氧化合成聚甲氧基二甲醚的碳基催化剂在二甲醚直接氧化合成聚甲氧基二甲醚中的应用，其特征在于步骤如下：

原料二甲醚和氧的摩尔比例为10:1-1:10，在固定床反应器中进行反应，反应空速为400-8000h^-1，反应温度为150-280^oC，反应压力为0.1-2.0MPa，反应时间为1-100h。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所用的氧包括分子氧或过氧化物，其中分子氧为氧气、空气、含有Ar或N₂的氧气，过氧化物为过氧化氢或过氧叔丁醇。