[发明专利]一种固体催化剂表面羟基屏蔽和表面改性的方法

说明书

本发明属于催化材料技术领域，具体涉及一种固体催化剂表面羟基屏蔽和表面改性的方法，针对现有固体催化剂硅烷化处理方法存在的问题，本发明提出多步骤的组合硅烷化改性处理，先用尺寸大的硅烷化试剂分子进行硅烷化处理，使固体催化剂表面具有强疏水性；再用尺寸小的硅烷化试剂分子进行硅烷化处理，充分屏蔽固体催化剂的表面羟基，有效抑制副反应的发生。本发明的经不同类型硅烷化试剂改性后的固体催化剂，表面羟基屏蔽充分，表面疏水性强，在用于费托合成反应时、二氧化碳和/或一氧化碳加氢制甲醇等反应时，能有效抑制副产物的选择性。本发明具有高效、工艺操作简单、适用的固体催化剂范围大等优点。

技术领域

本发明属于催化材料技术领域，具体涉及一种固体催化剂表面羟基屏蔽和表面改性的方法。

背景技术

固体催化剂如固体酸、固体碱、金属催化剂、金属氧化物催化剂等，广泛应用于涉及加氢、氧化、脱氢、脱水等反应过程中。固体催化剂的反应性能，如反应活性和产物选择性，往往取决于其表面活性位的组成和结构。不同于均相催化剂体系，固体催化剂表面组成复杂，存在多种类型的活性位点。由于固体催化剂通常是在含水或者含氧的有机溶剂中，通过沉淀法、浸渍法或溶胶-凝胶法等制备而得，这往往导致其表面存在羟基。例如，固体酸中的分子筛催化剂，其表面存在硅羟基(Si-OH)和铝羟基(Al-OH)；工业甲醇合成Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂表面存在多种羟基：铜表面的羟基(Cu-OH)、ZnO表面的羟基(Zn-OH)、Al₂O₃表面的羟基(Al-OH)和掺杂石墨碳表面的羟基(C-OH)。

此外，真实固体催化剂的表面是凸凹不平的，存在台阶、边、棱、角等配位不饱和的位点，这些位点为了达到稳定的饱和配位状态，具有较强的吸附活化小分子的能力。在固体催化剂的预处理和反应过程中往往会存在水分子，水分子体积小、扩散快，其分子中的氧原子易于强吸附于固体催化剂表面配位不饱和的位点，从而形成新的表面羟基。如Au/α-MoC催化剂在催化水煤气反应(CO+H₂O→CO₂+H₂)时，水分子会吸附在α-MoC载体上，经活化形成表面羟基(S.Yao,et al.,Science,2017,357,389-393)。