[發明專利]一種由生物質熱裂解炭制備釕催化劑的方法、產品及其應用

有效

• 申請號: 201310553324.3
• 申請日: 2013-11-08
• 公開（公告）號: CN103623816A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 王樹榮;駱仲泱;王琦;朱玲君;倪明江;岑可法
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01J23/46
• 分類號: B01J23/46;C07C1/04;C07C9/04
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及一種生物質快速熱裂解炭的應用，尤其涉及一種由生物質熱裂解炭制備釕催化劑的方法、產品及其應用。

背景技術

CO和H₂的甲烷化反應自1902年被Sabatier和Senderens提出之后，一直受得廣泛的關注。尋求一種可替代化石燃料的可再生天然氣生產途徑，不僅可以緩解目前日益增長的天然氣需求，而且也可以減輕對環境造成的壓力。煤炭或者生物質的氣化得到合成氣，再由合成氣合成甲烷的SNG(Synthetic?natural?gas)技術是一種非常有前景的天然氣生產方式。尤其對中國來說，煤炭和生物質資源儲量非常豐富，而天然氣資源較短缺，因此，使得由煤或生物質替代天然氣的研究越來越受到關注。近些年來，合成氣合成甲烷方面的研究也越來越多。

炭材料由于其穩定性好、結構和表面性質易于改性等優越的性能，在合成氣合成烴類應用方面得到了廣泛的關注，包括活性炭和碳納米管等。生物質快速熱裂解炭是生物質快速熱裂解過程形成的固態產物，一般可以占生物質原料重量的15～40%。但是對于生物質快速熱裂解炭的高效利用方面的研究比較少，大部分是作為廢棄物拋棄、直接用于燃燒或者作為土壤改良劑應用。生物質快速熱裂解炭和活性炭相似，也可以通過化學的方法對其進行表面官能團改性。所以，生物質快速熱裂解炭這種低成本、可再生的碳源，具有非常大的作為催化劑或催化劑載體的潛力。眾所周知，作為催化劑載體最主要的條件是這種材料要具有發展了的孔結構和大的比表面積，以利于活性組分在其上的均勻分散。原始生物質快速熱裂解炭本身具有很少的孔結構，因此，在作為催化劑載體之前要對其進行活化，得到孔結構發展了的、性質類似于活性炭的炭材料。

Yan等（Qiangu?Yan?et?al.Iron?nanoparticles?in?situ?encapsulated?in?biochar-based?carbon?as?an?effective?catalyst?for?the?conversion?of?biomass-derived?syngas?to?liquid?hydrocarbons.Green?Chemistry2013,15,1631）利用生物質熱裂解炭作為碳源，原位合成了炭膠囊狀包裹納米鐵的催化劑，并用于將生物質合成氣合成烴類的研究中。實驗結果表明這個催化劑具有非常高的活性和C5+選擇性（70%）。Yu等（Joyleene?T.Yu?et?al.Development?of?Biochar-based?Catalyst?for?Transesterification?of?Canola?Oil.Energy&Fuels2011,25,337-344）和Dehkhoda（Amir?Mehdi?Dehkhoda?et?al.Biochar?based?solid?acid?catalyst?for?biodiesel?production.Applied?Catalysis?A:General2010,382,197-204）采用木料廢棄物快速熱裂解炭為原料，經過KOH化學活化并經發煙硫酸處理后用于菜籽油和甲醇的轉酯化研究中，證明活化后熱裂解炭的比表面積和酸度對催化劑的活性有重要影響。

從以上報道中可以看出生物質快速熱裂解炭在催化劑方面的應用不僅提供了一種新型高效的熱裂解炭應用方式，而且也對豐富催化劑的種類有重大意義。

發明內容

本發明提供了一種由生物質熱裂解炭制備釕催化劑的方法、產品及其應用，以成本低廉、多以廢棄物形式拋棄的生物質快速熱裂解炭為原料，經活化處理及化學改性得到了功能化的活化熱裂解炭，以其為催化劑載體負載金屬釕制備具有發展了的孔結構和大的比表面積的釕催化劑，實現了生物質快速熱裂解炭高附加值利用；將制備的釕催化劑用于合成氣選擇性合成甲烷的反應中，表現出催化活性高、選擇性好的特點。

本發明公開了一種由生物質熱裂解炭制備釕催化劑的方法，包括以下步驟：

（1）生物質熱裂解炭在OH^-離子濃度為3～7mol/L強堿溶液中浸漬2～8h，過濾后的濾渣經干燥后，置于500～1000℃的氮氣氣氛中活化1～5h，再經去離子水洗至中性；

（2）將步驟（1）得到的樣品在H⁺濃度為0.5～2mol/L的強酸溶液中浸漬3～8h，然后用去離子水洗至中性，再經干燥處理得到活化熱裂解炭；