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CN117797803A - 一种具有强Lewis酸性的催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种具有强Lewis酸性的催化剂及其制备方法和应用 Download PDF

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吴雅楠
祁晓岚
李经球
孔德金
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China Petroleum and Chemical Corp
Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
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Abstract

本发明公开了一种具有强Lewis酸性的催化剂及其制备方法和应用。该催化剂包括：氧化物载体和至少一种金属元素，利用三甲基膦为探针分子的固体核磁共振技术表征，该催化剂在‑5～‑20ppm的范围内出峰。本发明提供的催化剂能够用于非芳烃加氢裂解反应，具有协同效果好、转化率高，副反应少的特点。

Description

一种具有强Lewis酸性的催化剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及酸催化相关领域，更具体为涉及一种具有强Lewis酸性的催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
路易斯酸(Lewis acid)是指具有空轨道并且能够接受电子的化学物种，例如金属氧化物表面配位不饱和的金属离子位点就是潜在的Lewis酸性位，硅铝分子筛中的Lewis酸性位点与Al密切相关，具有空轨道的Al位点能够作为分子筛中的Lewis酸性位参与反应。Lewis酸被广泛用于不同的催化领域，在反应过程中，它既能够独立催化反应的发生，也可以与酸性位、金属物种、碱性位等其他活性位点协同作用以得到目标产物。以Lewis酸催化的C-C键的形成是经典有机合成中C-C键构筑的重要方法，傅-克反应(Friedel-Crafts reaction)、狄尔斯-阿尔德反应(Diels-Alder reaction)均可由最普通的Lewis酸催化剂如AlCl3、TiCl4等催化完成。Lewis酸碱对催化剂由Lewis酸和Lewis碱组成，能够催化小分子反应生成高分子，在高分子合成等领域得到了极高的关注。除了热催化领域，Lewis酸也被广泛应用于电催化和光催化领域，如受阻Lewis酸碱对能够助力高选择性的电催化制尿素过程，Lewis酸性位点与光敏中心协同作用能够实现高效的光氧化还原反应的发生。有关Lewis酸性位点的研究引发了越来越多的关注。Lewis酸的强度反映了该活性位点在反应过程中接受电子能力的强弱，这与催化剂表面分子的扩散和反应过程密切相关，因此调控催化剂表面Lewis酸强度是控制其反应性能的重要途径。
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综上所述，目前对于Lewis酸对催化剂性能影响的关注点主要集中在酸量的提升及其与其他活性位点的相互作用上，而对如何进一步提升催化剂性能仍有待进一步研究。
发明内容
为解决现有技术中存在的非芳烃加氢裂解反应中非芳烃转化率有待提高的问题，本发明提供了一种具有强Lewis酸性的催化剂及其制备方法和应用。该催化剂能够用于非芳烃加氢裂解反应，具有协同效果好、转化率高，副反应少的特点。
本发明第一方面提供了一种具有强Lewis酸性的催化剂，包括：
a)氧化物载体，
b)至少一种金属元素；
所述催化剂，利用三甲基膦为探针分子的固体核磁共振技术表征，在-5～-20ppm的范围内出峰。
进一步地，以吡啶为探针分子对催化剂进行吡啶吸附红外测试，所述催化剂中，强Lewis酸占总Lewis酸的至少1％，优选为至少20％，进一步优选为至少40％。
进一步地，所述的氧化物载体为Al2O3、TiO2、ZrO2、ZnO、Nb2O5、CuO、CeO2中的至少一种，优选为ZrO2、Nb2O5中的至少一种。
进一步地，金属元素选自V、Cr、Mo、W、Co、Sn、Bi中的至少一种，优选为Co和/或W。
进一步地，以催化剂的重量为基准，金属组分的含量为0.01％～50％，优选为0.1％～40％，进一步优选为1％～10％，氧化物载体的含量为50％～99.99％，优选为60％～99.9％，进一步优选为90％～99％。
进一步地，所述的氧化物载体为经过酸性pH缓冲液处理过的氧化物载体。
本发明第二方面提供了上述具有强Lewis酸性的催化剂的制备方法，包括：
(1)以酸性pH缓冲液对载体原料表面进行刻蚀处理，得到载体I；
(2)将金属负载于载体I上，经干燥，焙烧，得到催化剂。
进一步地，步骤(1)中，所述酸性pH缓冲液可以是磷酸缓冲液、柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液、乙酸-乙酸钠缓冲液中的至少一种，优选为乙酸-乙酸钠缓冲液。
进一步地，步骤(1)中，所述酸性pH缓冲液的pH值为1～5，优选pH值为2～4。
进一步地，步骤(1)中，所述载体原料选自Al2O3、TiO2、ZrO2、ZnO、Nb2O5、CuO、CeO2中的至少一种，优选为ZrO2、Nb2O5中的至少一种。
进一步地，步骤(1)中，载体原料与pH缓冲液的质量比为1：5～1：50，优选为1：10～1：20。
进一步地，步骤(1)中，所述刻蚀温度为10～50℃，优选为15～30℃，刻蚀时间为1～20h，优选为3～10h。刻蚀处理时优选将载体原料与pH缓冲液混合后进行刻蚀处理。
进一步地，步骤(1)中，刻蚀完成后，对载体进行过滤，洗涤，干燥，得到载体I。
进一步地，步骤(1)中，洗涤至滤液pH值为6～7。洗涤时可以用水对载体进行洗涤。
进一步地，步骤(1)中，干燥温度为50～130℃，优选为80～120℃，干燥时间为5～30h，优选为12～20h。
进一步地，步骤(1)中，利用三甲基膦为探针分子的固体核磁共振技术表征，所述载体I在-5～-60ppm的范围内出峰。
进一步地，步骤(2)中，金属的负载方式可以是浸渍、沉淀或物理捏合，优选为等体积浸渍。
进一步地，金属的前驱体选自相应金属的金属盐。如V可以用钒酸盐，Cr可以用硝酸铬或氯化铬，Mo可以用钼酸盐，W可以用钨酸盐，Co可以用硝酸钴或氯化钴，Ni可以用硝酸镍或氯化镍，Sn可以用氯化锡，Bi可以用硝酸铋，优选为硝酸钴和钨酸铵。
进一步地，步骤(2)中，干燥温度为50～130℃，优选为80～120℃，干燥时间为5～30h，优选为12～20h。
进一步地，步骤(2)中，焙烧温度为250～600℃，优选为300～500℃，焙烧时间为1～5h，优选为2～4h。
进一步地，步骤(2)中，焙烧的气氛是空气。
本发明第三方面提供了上述具有强Lewis酸性的催化剂在非芳烃加氢裂解反应中的应用。
进一步地，反应条件为：反应温度为200～500℃，反应压力为0.5～6MPa，轻烃摩尔比为2～10，重量空速为1.0～20.0h-1。
进一步地，非芳烃为含有6～9个碳原子的环烷烃、烷烃或烯烃中的至少一种，优选地，所述非芳烃为环己烷、甲基环戊烷中的至少一种。裂解后的目标产物为C2～C5的轻质非芳烃。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、现有技术在解决非芳烃加氢裂解问题时，一般利用酸和金属组分进行协同催化，然而该类催化剂体系往往存在转化率低、裂解不彻底等问题，本发明通过酸性缓冲溶液刻蚀金属氧化物，向载体表面均匀引入强Lewis酸性位点，使得非芳烃的加氢裂解反应能够在强Lewis酸和金属的协同作用下稳定进行，强Lewis酸性位点在该反应中具有加速碳正离子形成和促进β断裂过程发生的作用，提高了这类加氢裂解反应的转化率，同时也增强了载体与金属组分间的协同作用。
本发明的发明人经研究发现，在金属负载的过程中，金属前驱体倾向于结合在载体表面配位不饱和的位点上，而酸性pH缓冲液能够保证载体在稳定的酸性环境中刻蚀，以均匀的增加载体表面的配位不饱和位点，当负载金属结合在这些配位不饱和位点后，会形成分布均匀的很强的Lewis酸性位点，同时不会发生Lewis酸位点的过度聚集。这类强Lewis酸性位点在反应中对反应分子具有强相互作用，因此能够进行C-H键以及C-C键活化，促进这些化学键不均匀断裂过程的进行。对于非芳烃的加氢裂解反应，碳正离子的形成和β断裂过程是两个重要的反应过程，而它们分别与C-H键和C-C键的不均匀断裂相关，本发明发现催化剂体系中的强Lewis酸性位点，不仅能够促进这些过程的发生，同时也与金属组分具有良好的协同效应。
2、本发明提供的制备方法，操作简单，经济可行，易于工业化应用。
3、本发明提供的具有强Lewis酸性的催化剂能够用于非芳烃的加氢裂解反应，具有协同效果好、转化率高，副反应少的特点。
附图说明
图1为实施例1催化剂的31P MAS NMR谱图。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明的技术方案，但并不局限于以下实施例。
本发明中，以三甲基膦为探针分子的固体核磁共振谱图的测试方法如下：在真空下活化样品后，原位将一定量的三甲基膦分子吸附在催化剂上，于N2保护的手套箱中进行装样，采用Bruker AVANCEⅢ400WB固体核磁共振仪进行测试，转子直径为4mm，样品转速为12kHz。高功率质子去耦测试31P MAS NMR谱，测试结果以NH4H2PO4为标准对照物进行定标分析。
本发明催化剂，利用三甲基膦为探针分子的固体核磁共振技术表征，在-5～-20ppm的范围内出峰，说明催化剂表面具有强Lewis酸性位点。
本发明中，载体I的不饱和位点利用以三甲基膦为探针分子的固体核磁共振技术进行测定，测试结果在-5到-60ppm间出峰说明样品表面具有配位不饱和位点。
本发明中，以吡啶为探针分子的吡啶吸附红外测试的测试条件如下：采用美国Nicolet公司的Nexsus TM型红外光谱仪(Py-IR)测定试样的酸性和酸量，测试过程中将试样压片，抽真空至10-4Pa，升温至400℃热处理2h，待温度降至200℃后静态吸附吡啶1min，平衡5min后，低真空抽10min，高真空抽30min，进行IR扫描，再10min升到400℃后平衡5min进行IR扫描，酸和Lewis酸量分别按照样品在1540cm-1和1450cm-1附近的吸收峰面积计算。强Lewis酸占总Lewis酸的百分数即400℃吡啶脱附后红外光谱中位于1450cm-1附近的吸收峰的峰面积占200℃脱附后红外光谱中位于1450cm-1附近的吸收峰的峰面积的百分数。
【实施例1】
取10克ZrO2，将其于pH为3.8的乙酸-乙酸钠缓冲溶液中刻蚀，载体与乙酸-乙酸钠缓冲溶液的质量比为1:15，于18℃下刻蚀8h后抽滤，以去离子水洗涤至滤液pH为7，于100℃干燥15h得到载体I，将载体I等体积浸渍一定的硝酸钴，100℃下干燥15h后，将催化剂于空气气氛中400℃下焙烧3h，得到Co含量为5wt％的催化剂A1，催化剂A1的31P MAS NMR表征结果如图1所示，样品于-5～-20ppm出峰，这是三甲基膦分子吸附于催化剂表面强Lewis酸性位点产生的信号。以吡啶为探针分子对催化剂A1进行吸附红外光谱测试，催化剂A1中强Lewis酸量占总Lewis酸量的82％。
将10克催化剂A1置于反应器中，通入氢气在380℃下还原3小时，降温至350℃，通入氢气以及50wt％环己烷和50wt％甲基环戊烷的混合物进行反应，反应条件如下：总重量空速为5h-1，反应温度为350℃，反应压力为5MPa，氢烃摩尔比为3，反应原料为50wt％环己烷和50wt％甲基环戊烷的混合物，反应性能如表1所示。
【实施例2】
取10克ZrO2，将其于pH为3.8的乙酸-乙酸钠缓冲溶液中刻蚀，载体与乙酸-乙酸钠缓冲溶液的质量比为1:15，于18℃下刻蚀3h后抽滤，以去离子水洗涤至滤液pH为7，于100℃干燥15h得到载体I，将载体I等体积浸渍一定的硝酸钴，100℃下干燥15h后，将催化剂于空气气氛中400℃下焙烧3h，得到Co含量为5wt％的催化剂A2，催化剂A2的31P MAS NMR图于-5～-20ppm出峰，这是三甲基膦分子吸附于催化剂表面强Lewis酸性位点产生的信号。以吡啶为探针分子对催化剂A2进行吸附红外光谱测试，催化剂A2中强Lewis酸量占总Lewis酸量的56％。
将10克催化剂A2置于反应器中，通入氢气在380℃下还原3小时，降温至350℃，通入氢气以及50wt％环己烷和50wt％甲基环戊烷的混合物进行反应，反应条件如下：总重量空速为5h-1，反应温度为350℃，反应压力为5MPa，氢烃摩尔比为3，反应原料为50wt％环己烷和50wt％甲基环戊烷的混合物，反应性能如表1所示。
【实施例3】
取10克ZrO2，将其于pH为3.8的乙酸-乙酸钠缓冲溶液中刻蚀，载体与乙酸-乙酸钠缓冲溶液的质量比为1:15，于18℃下刻蚀8h后抽滤，以去离子水洗涤至滤液pH为7，于100℃干燥15h得到载体I，将载体I等体积浸渍一定的硝酸钴，100℃下干燥15h后，将催化剂于空气气氛中400℃下焙烧3h，得到Co含量为2wt％的催化剂A3，催化剂A3的31P MAS NMR图于-5～-20ppm出峰，这是三甲基膦分子吸附于催化剂表面强Lewis酸性位点产生的信号。以吡啶为探针分子对催化剂A3进行吸附红外光谱测试，催化剂A3中强Lewis酸量占总Lewis酸量的42％。
将10克催化剂A3置于反应器中，通入氢气在380℃下还原3小时，降温至350℃，通入氢气以及50wt％环己烷和50wt％甲基环戊烷的混合物进行反应，反应条件如下：总重量空速为5h-1，反应温度为350℃，反应压力为5MPa，氢烃摩尔比为3，反应原料为50wt％环己烷和50wt％甲基环戊烷的混合物，反应性能如表1所示。
【实施例4】
取10克ZrO2，将其于pH为3.8的乙酸-乙酸钠缓冲溶液中刻蚀，载体与乙酸-乙酸钠缓冲溶液的质量比为1:15，于18℃下刻蚀8h后抽滤，以去离子水洗涤至滤液pH为7，于100℃干燥15h得到载体I，将载体I等体积浸渍一定的钨酸铵，100℃下干燥15h后，将催化剂于空气气氛中400℃下焙烧3h，得到W含量为5wt％的催化剂A4，催化剂A4的31P MAS NMR图于-5～-20ppm出峰，这是三甲基膦分子吸附于催化剂表面强Lewis酸性位点产生的信号。以吡啶为探针分子对催化剂A4进行吸附红外光谱测试，催化剂A4中强Lewis酸量占总Lewis酸量的79％。
将10克催化剂A4置于反应器中，通入氢气在380℃下还原3小时，降温至350℃，通入氢气以及50wt％环己烷和50wt％甲基环戊烷的混合物进行反应，反应条件如下：总重量空速为5h-1，反应温度为350℃，反应压力为5MPa，氢烃摩尔比为3，反应原料为50wt％环己烷和50wt％甲基环戊烷的混合物，反应性能如表1所示。
【实施例5】
取10克Nb2O5，将其于pH为3.8的乙酸-乙酸钠缓冲溶液中刻蚀，载体与乙酸-乙酸钠缓冲溶液的质量比为1:15，于18℃下刻蚀8h后抽滤，以去离子水洗涤至滤液pH为7，于100℃干燥15h得到载体I，将载体I等体积浸渍一定的硝酸钴，100℃下干燥15h后，将催化剂于空气气氛中400℃下焙烧3h，得到Co含量为5wt％的催化剂A5，催化剂A5的31P MAS NMR图于-5～-20ppm出峰，这是三甲基膦分子吸附于催化剂表面强Lewis酸性位点产生的信号。以吡啶为探针分子对催化剂A5进行吸附红外光谱测试，催化剂A5中强Lewis酸量占总Lewis酸量的75％。
将10克催化剂A5置于反应器中，通入氢气在380℃下还原3小时，降温至350℃，通入氢气以及50wt％环己烷和50wt％甲基环戊烷的混合物进行反应，反应条件如下：总重量空速为5h-1，反应温度为350℃，反应压力为5MPa，氢烃摩尔比为3，反应原料为50wt％环己烷和50wt％甲基环戊烷的混合物，反应性能如表1所示。
【实施例6】
取10克ZrO2，将其于pH为3.8的乙酸-乙酸钠缓冲溶液中刻蚀，载体与乙酸-乙酸钠缓冲溶液的质量比为1:15，于18℃下刻蚀1h后抽滤，以去离子水洗涤至滤液pH为7，于100℃干燥15h得到载体I，将载体I等体积浸渍一定的硝酸钴，100℃下干燥15h后，将催化剂于空气气氛中400℃下焙烧3h，得到Co含量为5wt％的催化剂A6，催化剂A6的31P MAS NMR图于-5～-20ppm出峰，这是三甲基膦分子吸附于催化剂表面强Lewis酸性位点产生的信号。以吡啶为探针分子对催化剂A6进行吸附红外光谱测试，催化剂A6中强Lewis酸量占总Lewis酸量的17％。
将10克催化剂A6置于反应器中，通入氢气在380℃下还原3小时，降温至350℃，通入氢气以及50wt％环己烷和50wt％甲基环戊烷的混合物进行反应，反应条件如下：总重量空速为5h-1，反应温度为350℃，反应压力为5MPa，氢烃摩尔比为3，反应原料为50wt％环己烷和50wt％甲基环戊烷的混合物，反应性能如表1所示。
【实施例7】
取10克ZrO2，将其于pH为4.8的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液中刻蚀，载体与柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液的质量比为1:15，于18℃下刻蚀8h后抽滤，以去离子水洗涤至滤液pH为7，于100℃干燥15h得到载体I，将载体I等体积浸渍一定的硝酸钴，100℃下干燥15h后，将催化剂于空气气氛中400℃下焙烧3h，得到Co含量为5wt％的催化剂A7，催化剂A7的31P MASNMR图于-5～-20ppm出峰，这是三甲基膦分子吸附于催化剂表面强Lewis酸性位点产生的信号。以吡啶为探针分子对催化剂A7进行吸附红外光谱测试，催化剂A7中强Lewis酸量占总Lewis酸量的12％。
将10克催化剂A7置于反应器中，通入氢气在380℃下还原3小时，降温至350℃，通入氢气以及50wt％环己烷和50wt％甲基环戊烷的混合物进行反应，反应条件如下：总重量空速为5h-1，反应温度为350℃，反应压力为5MPa，氢烃摩尔比为3，反应原料为50wt％环己烷和50wt％甲基环戊烷的混合物，反应性能如表1所示。
【实施例8】
取10克ZnO，将其于pH为3.8的乙酸-乙酸钠缓冲溶液中刻蚀，载体与乙酸-乙酸钠缓冲溶液的质量比为1:15，于18℃下刻蚀8h后抽滤，以去离子水洗涤至滤液pH为7，于100℃干燥15h得到载体I，将载体I等体积浸渍一定的硝酸钴，100℃下干燥15h后，将催化剂于空气气氛中400℃下焙烧3h，得到Co含量为5wt％的催化剂A8，催化剂A8的31P MAS NMR图于-5～-20ppm出峰，这是三甲基膦分子吸附于催化剂表面强Lewis酸性位点产生的信号。以吡啶为探针分子对催化剂A8进行吸附红外光谱测试，催化剂A8中强Lewis酸量占总Lewis酸量的15％。
将10克催化剂A8置于反应器中，通入氢气在380℃下还原3小时，降温至350℃，通入氢气以及50wt％环己烷和50wt％甲基环戊烷的混合物进行反应，反应条件如下：总重量空速为5h-1，反应温度为350℃，反应压力为5MPa，氢烃摩尔比为3，反应原料为50wt％环己烷和50wt％甲基环戊烷的混合物，反应性能如表1所示。
【实施例9】
取10克ZrO2，将其于pH为3.8的乙酸-乙酸钠缓冲溶液中刻蚀，载体与乙酸-乙酸钠缓冲溶液的质量比为1:15，于18℃下刻蚀8h后抽滤，以去离子水洗涤至滤液pH为7，于100℃干燥15h得到载体I，将载体I等体积浸渍一定的硝酸铬，100℃下干燥15h后，将催化剂于空气气氛中400℃下焙烧3h，得到Cr含量为5wt％的催化剂A9，催化剂A9的31P MAS NMR图于-5～-20ppm出峰，这是三甲基膦分子吸附于催化剂表面强Lewis酸性位点产生的信号。以吡啶为探针分子对催化剂A9进行吸附红外光谱测试，催化剂A9中强Lewis酸量占总Lewis酸量的9％。
将10克催化剂A9置于反应器中，通入氢气在380℃下还原3小时，降温至350℃，通入氢气以及50wt％环己烷和50wt％甲基环戊烷的混合物进行反应，反应条件如下：总重量空速为5h-1，反应温度为350℃，反应压力为5MPa，氢烃摩尔比为3，反应原料为50wt％环己烷和50wt％甲基环戊烷的混合物，反应性能如表1所示。
【实施例10】
取10克ZrO2，将其于pH为3.8的乙酸-乙酸钠缓冲溶液中刻蚀，载体与乙酸-乙酸钠缓冲溶液的质量比为1:15，于18℃下刻蚀8h后抽滤，以去离子水洗涤至滤液pH为7，于100℃干燥15h得到载体I，将载体I等体积浸渍一定的硝酸钴，100℃下干燥15h后，将催化剂于空气气氛中400℃下焙烧3h，得到Co含量为0.05wt％的催化剂A10，催化剂A10的31P MAS NMR图于-5～-20ppm出峰，这是三甲基膦分子吸附于催化剂表面强Lewis酸性位点产生的信号。以吡啶为探针分子对催化剂A10进行吸附红外光谱测试，催化剂A10中强Lewis酸量占总Lewis酸量的4％。
将10克催化剂A10置于反应器中，通入氢气在380℃下还原3小时，降温至350℃，通入氢气以及50wt％环己烷和50wt％甲基环戊烷的混合物进行反应，反应条件如下：总重量空速为5h-1，反应温度为350℃，反应压力为5MPa，氢烃摩尔比为3，反应原料为50wt％环己烷和50wt％甲基环戊烷的混合物，反应性能如表1所示。
【对比例1】
取10克ZrO2，等体积浸渍一定的硝酸钴，100℃下干燥15h后，将催化剂于空气气氛中400℃下焙烧3h，得到Co含量为5wt％的催化剂DA1，催化剂DA1的31P MAS NMR图未观察到-5～-20ppm的出峰。以吡啶为探针分子对催化剂DA1进行吸附红外光谱测试，催化剂DA1中强Lewis酸量占总Lewis酸量的2％。
将10克催化剂DA1置于反应器中，通入氢气在380℃下还原3小时，降温至350℃，通入氢气以及50wt％环己烷和50wt％甲基环戊烷的混合物进行反应，反应条件如下：总重量空速为5h-1，反应温度为350℃，反应压力为5MPa，氢烃摩尔比为3，反应原料为50wt％环己烷和50wt％甲基环戊烷的混合物，反应性能如表1所示。
表1
a.环己烷转化率(％)＝100*反应消耗的环己烷浓度/反应物中的环己烷浓度
b.甲基环戊烷转化率(％)＝100*反应消耗的甲基环戊烷浓度/反应物中的甲基环戊烷浓度
以上详细描述了本发明的具体实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种具有强Lewis酸性的催化剂，包括：
a)氧化物载体，
b)至少一种金属元素；
所述催化剂，利用三甲基膦为探针分子的固体核磁共振技术表征，在-5～-20ppm的范围内出峰。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，以吡啶为探针分子对催化剂进行吡啶吸附红外测试，所述催化剂中，强Lewis酸占总Lewis酸的至少1％，优选为至少20％，进一步优选为至少40％。
3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述的氧化物载体为Al2O3、TiO2、ZrO2、ZnO、Nb2O5、CuO、CeO2中的至少一种，优选为ZrO2、Nb2O5中的至少一种；和/或，金属元素选自V、Cr、Mo、W、Co、Sn、Bi中的至少一种，优选为Co和/或W。
4.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，以催化剂的重量为基准，金属组分的含量为0.01％～50％，优选为0.1％～40％，进一步优选为1％～10％，氧化物载体的含量为50％～99.99％，优选为60％～99.9％，进一步优选为90％～99％。
5.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述的氧化物载体为经过酸性pH缓冲液处理过的氧化物载体。
6.权利要求1-5任一所述催化剂的制备方法，包括：
(1)以酸性pH缓冲液对载体原料表面进行刻蚀处理，得到载体I；
(2)将金属负载于载体I上，经干燥，焙烧，得到催化剂。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述酸性pH缓冲液可以是磷酸缓冲液、柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液、乙酸-乙酸钠缓冲液中的至少一种，优选为乙酸-乙酸钠缓冲液；和/或，所述酸性pH缓冲液的pH值为1～5，优选pH值为2～4。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述载体原料选自Al2O3、TiO2、ZrO2、ZnO、Nb2O5、CuO、CeO2中的至少一种，优选为ZrO2、Nb2O5中的至少一种；和/或，载体原料与pH缓冲液的质量比为1：5～1：50，优选为1：10～1：20。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述刻蚀温度为10～50℃，优选为15～30℃，刻蚀时间为1～20h，优选为3～10h。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，刻蚀完成后，对载体进行过滤，洗涤，干燥，得到载体I；和/或，干燥温度为50～130℃，优选为80～120℃，干燥时间为5～30h，优选为12～20h。
11.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，干燥温度为50～130℃，优选为80～120℃，干燥时间为5～30h，优选为12～20h；和/或，焙烧温度为250～600℃，优选为300～500℃，焙烧时间为1～5h，优选为2～4h；和/或，焙烧的气氛是空气。
12.权利要求1-5任一所述催化剂在非芳烃加氢裂解反应中的应用。
13.根据权利要求12所述的应用，其特征在于，反应条件为：反应温度为200～500℃，反应压力为0.5～6MPa，轻烃摩尔比为2～10，重量空速为1.0～20.0h-1。
14.根据权利要求12所述的应用，其特征在于，非芳烃为含有6～9个碳原子的环烷烃、烷烃或烯烃中的至少一种，优选地，所述非芳烃为环己烷、甲基环戊烷中的至少一种；裂解后的目标产物为C2～C5的轻质非芳烃。
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