[發明專利]一種合成低碳醇的銅鐵核殼催化劑及制備方法和應用

有效

• 申請號: 201310095284.2
• 申請日: 2013-03-22
• 公開（公告）號: CN103191741A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 孫予罕;韓信有;房克功;林明桂;王俊剛;郭荷芹
• 申請（專利權）人: 中國科學院山西煤炭化學研究所
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;C07C29/156
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 劉寶賢

技術領域

本發明涉及一種合成低碳醇催化劑以及其制備方法和應用，具體為涉及一種核殼型合成低碳醇CuFe催化劑的合成方法及應用。?

背景技術

隨著能源與化工行業的不斷發展，石油被不斷消耗，單一的石油依賴型能源結構引起了各國的重視以及警惕，轉變單一的能源結構，尋找新的替代能源以及化工原料來源成為了研究的重點和方向。在這種背景下，儲量要遠遠大于石油的煤炭成為了最好的選擇，但是由于煤炭的物理性狀以及其燃燒、加工特性，大大限制了其發展，因此，經過一定的步驟將煤炭液化再加以利用的技術成為了研究熱點。?

近年來，C₁-C₆低碳混合醇在燃料和化工領域逐漸顯示了其重要的應用價值，低碳混合醇可以作為燃料添加劑、清潔替代燃料以及高附加值化學品中間體等。低碳混合醇用作替代燃料，雖然其熱值略低于汽、柴油，但醇中氧的存在，使其燃燒比汽、柴油充分，尾氣中CO、NO_x?及烴類排放量少，是環境友好燃料。低碳混合醇清潔汽油添加劑，有很高的辛烷值，防爆、抗震性能優越，較MTBE來說也沒有嚴重的污染問題，并且其中所含的高級醇含量越高，其與汽油的互溶性越好。另外，將低碳混合醇進行進一步的處理，所得的大量C₂+醇都是可以作為化工原料以及化學品中間體利用的。?

目前，煤經合成氣制低碳醇有大量的文獻報道，具有代表性的催化劑體系主要有四類：（1）改性甲醇催化劑（Cu-Zn，Zn-Cr）：該類催化劑為使用適量的堿金屬或堿土金屬改性甲醇催化劑而得（專利有C.E.Hofstadt等的EP-0034338-A2以及Snam公司資助Fattore等的美國專利4513100），此類催化劑活性較高，產物主要為甲醇和異丁醇，但反應條件苛刻（14-20MPa，350-450℃）；（2）改性費托催化劑（Cu-Co）：法國石油研究所（IFP）首先開發了Cu-Co低碳醇催化劑（US?Patent?4122110，4291126以及GB?Patent?2118061，2158730），該催化劑合成主要產物為C₁-C₆直鏈正構醇，副產物主要為C₁-C₆脂肪烴，反應條件溫和，但穩定性較差；（3）貴金屬Rh催化劑（US?Patent?4014913，4096164等），該類催化劑具有較高的活性以及突出的C₂+醇選擇性，但限于貴金屬Rh的化合物價格昂貴，成本較高，且Rh催化劑易中毒的特點等限制了該類催化劑的發展；（4）Mo系催化劑（代表為Stevens等的US?Patent?4882360）該類催化劑產物主要為C₁-C₅直鏈正構醇，具有獨特的耐硫性以及產物含水少等特點，但催化劑穩定性和壽命較差。?

近年來，大量文獻報道了將“核殼”的特殊結構應用于常規納米粒子，改善其表面性質如其表面電荷密度、官能團種類等。另外，亦有通過核殼這種特殊結構，將兩種反應催化劑結合起來以達到將分步催化反應結合為一步催化過程的目的，大大節省了時間和能耗。目前合成醇催化劑中的改性費托催化劑還未報道過雙金屬核殼結構對醇產物的影響。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種防止鐵燒結，醇選擇性高，穩定性好的合成低碳醇銅鐵核殼催化劑及制備方法和應用。?

本發明的催化劑由Fe₂O₃和CuO組成，是一種核殼結構，催化劑的核為Fe₂O₃，殼為CuO，催化劑元素摩爾比組成為Cu：Fe為1:8-8:1。?

本發明的方法包括如下步驟：?