[發明專利]介孔材料及其制備方法與催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201210062236.9
• 申請日: 2012-03-09
• 公開（公告）號: CN102614937A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 房德仁;姜雪梅;張慧敏
• 申請（專利權）人: 煙臺大學
• 主分類號: B01J32/00
• 分類號: B01J32/00;B01J35/10;B01J23/80;C07C29/156;C07C31/02;C07C31/08;C07C31/04;C07C31/10;C07C31/12;C10G2/00
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術領域

本發明涉及一種介孔材料及其制備方法與催化劑及其制備方法，尤其是一種介孔材料Cu-Fe-ZrO₂及其制備方法與合成低碳醇和輕質烴混合物的催化劑及其制備方法，屬于有機化學合成技術領域。

背景技術

CO催化加氫合成低碳混合醇(C1-C6混合醇)和烴類是煤炭資源潔凈利用的重要途徑之一。一般，工業上烴類的合成和低碳混合醇的合成是分開進行的，前者采用F-T合成催化劑，而低碳醇的合成一般采用專門的催化劑。專利CN101190412公開了一種用于合成氣制備烴類的鐵催化劑，其特征在于該催化劑組成以元素重量比表示為：Fe∶Mn∶Ca∶Al∶K＝100∶(5～100)∶(0.1～10)∶(0.1～20)∶(0.1～20)。該催化劑是將熔融的Fe、Mn、Al合金以大于106℃/s的冷卻速率快速固化獲得合金，然后通過堿抽提合金，除去合金中的大部分鋁，進而用浸泡的方法將鈣、鉀擔載到骨架鐵的主體上得到的。該催化劑用于費托合成反應時，具有高的活性和高的C＝2-C＝4、C+5烴選擇性。

專利CN1395993公開了一種費托合成用鐵基催化劑的制備方法，采用廉價的硫酸亞鐵原料，通過氧化劑H₂O₂氧化獲得硫酸鐵溶液，然后與硝酸鑭和銅鹽混合溶液混合，用堿性化合物進行快速共沉淀，沉淀漿液洗滌后，料漿進一步加入不同模數的硅酸鉀水玻璃溶液，然后噴霧干燥制得鐵基催化劑，或烘干焙燒后壓片成型制得適于固定床反應器的鐵基催化劑。該制備方法成本低，適合于工業連續化大規模生產，且制得的催化劑既可用于固定床費托合成反應，又可用于漿態床費托合成反應。

關于合成低碳醇的專利也有許多，專利CN1428192公開了一種合成低碳醇的催化劑，催化劑的摩爾百分比組成為：Zr：40～60％；Cu：20～40％；MA：1％～10％；Ni?1～30％；Mn?1-10％；其中MA是堿金屬、堿土金屬及過渡元素中的一種或幾種元素的組合。其制備方法采用共沉淀法制備。專利CN1179993提供了一種合成氣制低碳醇的銠基催化劑及其制備方法，催化劑采用分步浸漬、分步還原方法制得。專利CN101733135A提供了一種耐硫低碳醇催化劑：MC-M1-M2，以M金屬碳化物為活性組分，加入M1和M2金屬元素作為助劑，M1∶M2∶M的摩爾比為0.01-0.5∶0.1-1∶1；式中M為Mo、W和V的一種或幾種；M1是Fe、Fe、Ni、Cr、Mn、La、Y或Ce的一種或幾種；M2是K、Na、Be、Mg中的一種或幾種。專利CN101804354A提供一種由合成氣制低碳醇催化劑及其制備方法和應用。最終制備的催化劑組成為(摩爾百分比)：Cu：25～60％；Fe：10～40％；Zn：20～50％；Cr：0～10％；Mn：0～10％；MA：1～20％。其中MA是堿金屬、堿土金屬及過渡金屬中的一種或幾種元素的組合。

由于大規模工業生產的低碳醇的主要應用領域是作為液體燃料摻在汽油中使用，而單純的合成低碳醇時收率較低，如果能夠一步合成出相容性好的低碳醇和低碳烴的混合物，不但有利于提高裝置的生產負荷，而且還很好的解決了醇油相容性問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種介孔材料Cu-Fe-ZrO₂及其制備方法與合成低碳醇和輕質烴混合物的催化劑及其制備方法。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種介孔材料，由以下重量百分比的原料組成：CuO?1％～20％、Fe₂O₃?1％～20％和ZrO₂?60％～98％。

本發明的有益效果是：本發明的介孔材料，即介孔Cu-Fe-ZrO₂具有極好的熱穩定性和較大的比表面積，且其結構規整，活性點多，所述的介孔材料的比表面積大于300m²/g。

本發明解決上述技術問題的另一技術方案如下：一種介孔材料的制備方法，包括以下步驟：

1)將銅的可溶性鹽類、鐵的可溶性鹽類以及鋯的可溶性鹽類一起溶解于去離子水中，得到A溶液；在另一個容器中溶于去離子水中，得到B溶液；然后將A溶液加入到B溶液，并不斷攪拌至充分混合，得到一種均勻的混合溶液；

其中，所述銅的可溶性鹽類、鐵的可溶性鹽類以及鋯的可溶性鹽類的總可溶性鹽類的重量份數與去離子水的重量份數比為1∶5～10；所述模板劑與去離子水的重量份數比為1∶50～100；