一种钒氧催化剂的调控方法及应用

本发明涉及化工，具体涉及一种钒氧催化剂的调控方法及应用。

背景技术：

1、钒是一种重要的金属元素，其下游产品广泛应用于机械、化工、航空、桥梁、电子技术、国防工业、清洁能源存储等行业，被称为“工业味精”。我国是钒资源储量和供应量均居世界第一的钒资源大国，85％以上的钒在钢铁工业中被用作添加剂，约10％用于化工行业生产钒基催化剂。目前，钒基催化材料已经在工业化生产上大规模应用。以(vo)2p2o7为主要活性组分的钒磷氧(vpo)催化剂用于工业化的正丁烷氧化制顺酐、二甲苯氧化制苯酐的反应。vpo催化材料或mo-v-te-nb-o杂多化合物催化材料用于丙烷氧化制丙烯酸的反应。v2o5以及vpo钒基催化材料用于环己烷氧化制备环己醇/环己酮。以及，钒基催化材料催化烷烃氧化脱氢反应，如乙烷脱氢制乙烯、丙烷脱氢制丙烯、丁烷/异丁烷脱氢制丁烯/异丁烯的氧化脱氢反应。

2、钒的价态可变，存在形式丰富多样。基于钒的特性，钒基材料作为催化剂活性组分几乎应用于所有的氧化反应中。由于晶格氧、氧空位、电子的传递决定了烷烃选择性氧化反应的速率，因此构建钒氧材料独特的表面化学，特定的活性晶面，是实现催化剂催化活性提升，烷烃高附加值利用的重要手段。此外，开发催化性能更好、附加值更高的烷烃氧化催化材料，是钒资源高价值利用的重要途径，对基础研究以及工业应用都具有非常重要的意义。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种钒氧催化剂的调控方法及应用。

2、本发明提供一种钒氧催化剂的调控方法，其包括如下步骤：

3、将五氧化二钒置于管式炉反应器中，通入氢气和惰性气体或氮气的混合气，升温至400～800℃，还原0.5～4h，获得还原的钒氧催化剂；

4、其中，所述氢气与惰性气体的体积比为1：5～1000，所述混合气的流速为0.1～100ml/min。

5、本发明还提供上述钒氧催化剂调控方法获得的还原的钒氧催化剂在氧化反应中的应用。

6、本发明利用氢气调控还原五氧化二钒生产还原的钒氧催化剂，有效解决传统催化剂合成工艺复杂、成本高、活性低、反应选择性低、反应氧化剂成本高不绿色的问题。在还原的钒氧催化剂的催化下，邻二甲苯、环己烷和均四甲苯均保持较好的转化率和目标产物选择性。

技术特征：

1.一种钒氧催化剂的调控方法，其包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的钒氧催化剂的调控方法，其特征在于，所述氢气与惰性气体的体积比为1：8～15。

3.根据权利要求1所述的钒氧催化剂的调控方法，其特征在于，所述混合气的流速为10～20ml/min。

4.根据权利要求1所述的钒氧催化剂的调控方法，其特征在于，所述混合气为氢气和氩气的混合气，或者为氢气和氮气的混合气。

5.根据权利要求1所述的钒氧催化剂的调控方法，其特征在于，所述五氧化二钒为斜方晶系、单斜晶系或三斜晶系中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的钒氧催化剂的调控方法，其特征在于，所述五氧化二钒的颗粒大小为10～7000目。

7.根据权利要求1或5所述的钒氧催化剂的调控方法，其特征在于，所述五氧化二钒为斜方晶系五氧化二钒。

8.根据权利要求1所述的钒氧催化剂的调控方法，其特征在于，所述通入氢气和惰性气体的混合气前先通入惰性气体或者氮气保持1～3h，气体流速为5～20ml/min，完成五氧化二钒的预处理，预处理结束温度降低至室温，再通入混合气。

9.一种根据权利要求1～8任一所述的钒氧催化剂的调控方法获得的还原的钒氧催化剂在有机烃类氧化中的应用。

10.根据权利要求9所述的钒氧催化剂的调控方法获得的还原的钒氧催化剂在有机烃类氧化中的应用，其特征在于，所述有机烃类氧化为均四甲苯氧化。

技术总结本发明公开了一种钒氧催化剂的调控方法，其包括如下步骤：将五氧化二钒置于管式炉反应器中，通入氢气和惰性气体或氮气的混合气，升温至400～800℃，还原0.5～4h，获得还原的钒氧催化剂；其中，所述氢气与惰性气体的体积比为1：5～1000，所述混合气的流速为0.1～100mL/min。以及，公开了上述的钒氧催化剂的调控方法获得的还原的钒氧催化剂在有机烃类氧化中的应用。本发明工艺简单，操作方便，环境友好，催化剂活性高且生产成本低。技术研发人员：张锁江,李英崴,常智,刘武汉,吴刘柱,张瑞锐,刘瑞霞受保护的技术使用者：中国科学院过程工程研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/23