[发明专利]一种硫酸氟铝催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种硫酸氟铝催化剂及其制备方法和应用，具体制备方法为氟源和铝源采用简单的水热法，球磨法和固相研磨法等方法制备出AlFSO₄催化剂，所述的铝源为Al₂(SO₄)₃·18H₂O、Al(NO₃)₃·9H₂O、Al(OH)₃、草酸铝和拟薄水铝石中的一种，氟源为氟硼酸铵、氟化氢溶液、氟硼酸钾、氟化铵、CHFCl₂、CHClF₂、PVDF和PVF中的一种。本发明的制备方法简单，制备得到的催化剂具有制备周期短，收率、转化率高且操作简单的特点，同时属于环境友好型材料，制备出的催化剂在含氟烷烃气相脱HF制备含氟烯烃反应中显示出了极高的催化活性与稳定性。

技术领域

本发明属于化学催化剂技术领域，具体涉及一种硫酸氟铝催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，全球气候变暖已成为全社会共同面对的问题，并且引起了人们的关注。氢氟碳化物（HFCs）具有较高的全球变暖潜力（GWP），例如：1,1,1,2-四氟乙烷（HFC-134a）为1300，1,1-二氟乙烷（HFC-152a）为148。目前对于氢氟碳化物的处理主要有两种：一种是消除处理法，另一种为资源化转化法。由于消除处理法所需能耗高，副产物多，并且浪费宝贵的F资源，所以不符合绿色化学的理念。在催化剂的作用下，资源转化法可在较低的反应温度，将HFCs转化为更高附加值的产品。其中，通过HFCs脱HF制备氢氟烯烃（HFOs）是目前最具前景的转化线路。

Lewis酸催化剂是常用的HFCs脱HF反应催化剂。常见的Lewis酸催化剂主要包括Mg基、Cr基和Al基催化剂。Mg基催化剂酸性较弱，催化剂活性低，且易在高温段烧结；Cr基催化剂尽管具备强Lewis酸强度，高催化活性，但Cr属于重金属元素，过度使用会对环境造成破环；目前Al基催化剂兼具高活性和高性价比的优点，是应用最广泛的催化剂。Al基催化剂主要为AlF₃和氟化的Al₂O₃。通常AlF₃催化剂存在大量的F缺陷，形成酸性较强的Lewis酸位点，是使用广泛的Lewis酸催化剂，但是，在反应过程中过强的Lewis酸容易发生积碳，从而导致催化剂失活，而Al₂O₃在脱HF反应中易被氟化成AlF₃，同样存在稳定性差的问题，因此，寻找一种新型Al基催化剂刻不容缓。

发明内容

针对现有铝基催化剂有酸性较强的Lewis酸位点的问题，本发明的目的在于提供一种具有适宜的Lewis酸性位点的硫酸氟铝催化剂及其制备方法和应用。本发明通过采用简单的水热法，球磨法和固相研磨法等方法制备出AlFSO₄催化剂，相较于AlF₃催化剂，AlFSO₄催化剂具有适宜的Lewis酸性，并且其稳定性优于MgF₂和AlF₃催化剂，在HFCs脱HF反应中具有极高的催化活性。

为达到上述目的，提出以下技术方案：

一种硫酸氟铝催化剂的制备方法，氟源和铝源在一定的条件下反应生成硫酸氟铝催化剂，所述的铝源Al₂(SO₄)₃·18H₂O、Al(NO₃)₃·9H₂O、Al(OH)₃、草酸铝和拟薄水铝石中的一种，氟源为氟硼酸铵、氟化氢溶液、氟硼酸钾、氟化铵、CHFCl₂、CHClF₂、PVDF和PVF中的一种。