[發明專利]一種基于氣相沉積法的整體式氧化鋁負載鐵催化劑

在審

• 申請號: 201710040300.6
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106824194A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 平潭自貿區金瑜環保材料有限公司
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;B01J35/10;B01J37/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于催化與吸附材料與技術領域，涉及一種基于氣相沉積法的整體式氧化鋁負載鐵催化劑，具體地，涉及一種通過結合整體式氧化鋁載體制備以及鐵組分的氣相沉積制備得到的負載型整體式鐵催化劑，包括催化劑制備方法與產品特征。

背景技術

在眾多化工產品生產、能源物質生產以及環境保護過程中，催化反應工藝是整個工藝過程的核心部分，而催化反應工藝的核心問題是催化劑的性能。實際應用中，固體催化劑是最常見的催化劑使用形式，而固體催化劑從宏觀形態上看可分為顆粒狀或粉末狀催化劑、整體式催化劑以及具有特定形狀的催化劑。其中最常見的是顆粒狀或粉末狀催化劑。從催化劑催化活性組分（過渡金屬組分最為常見）的存在形式上看，固體催化劑可分為負載型與非負載型催化劑。為了提高活性組分的利用效率，通常將固體催化劑做成負載型的。其中，承載活性組分的物質稱為催化劑載體，或簡稱為載體；負載了催化活性組分之后的催化劑稱為負載型催化劑。常見的高比表面積載體有活性炭、分子篩、多孔性氧化鋁等。整體式催化劑與顆粒或粉末狀催化劑形態差異明顯，在實際使用中，整體式催化劑以一整個較大塊體的形式出現，它與后者相比有一些明顯的優點。例如，前者與后者相比，其催化劑填裝與回收比較方便，大大降低操作成本，尤其是催化劑與產品的分離成本；用于固定床反應器中，前者往往具有較小的壓降。負載型整體式催化劑是催化研究與應用中的一個熱點。由于催化與吸附過程具有一定的相似性，多孔性物質負載活性組分也常用于吸附過程。相關產品可稱為負載型吸附劑，其在能源生產、環境保護中也較常用。顆粒或粉末催化劑在合適條件下可以作為顆粒或粉末吸附劑使用；整體式催化劑可以作為整體式吸附劑使用。

負載型鐵催化劑是一種重要的工業催化劑，可用于費托-合成、烷烴的催化氧化、脫硝等化工生產與環保過程。相對于顆粒或粉末狀鐵催化劑而言，目前針對整體式負載型鐵催化劑的制備方法還不多，尤其是整個塊體都是鐵催化劑的情形。例如L. Xu等人在文獻(Materials Research Bulletin[J], 2014, Vol. 59, page 254-260.)中報道了一種鐵催化劑的氣相沉積制備方法，該方法總體上比較簡單、成本較低。然而該方法無法適用于整體式催化劑的制備。該方法的另一問題是使用N₂作為載氣，載氣不可避免地將鐵的前驅體帶出制備裝置，雖然避免了廢液的處理，卻引入了廢氣處理環節。 專利CN105148914A公開的一種Fe₂O₃/Al₂O₃/堇青石催化劑及其制備方法，得到可用于脫硝的整體式催化劑。該催化劑制備包含使用鋁溶膠涂在堇青石表面上的步驟。盡管該發明沒有相關比表面積的具體信息，但是由于堇青石比表面積較低，因此整個催化劑比表面積將受到較大限制。對于負載型催化劑而言，活性組分的分散度對于催化活性至關重要；從X-射線衍射、脈沖吸收、透射電子顯微鏡等表征手段可以獲得相關信息。從上述發明，讀者得知相關鐵組分的分散情況。

顯然，對于整體式負載鐵催化劑的制備而言，本領域還存在這改進制備方法的技術需求，尤其是制備高比表面積、高鐵組分分散度、低成本操作的工藝方法的需求。

發明內容

為了克服現有技術所存在的問題，本發明提供一種基于氣相沉積法的整體式氧化鋁負載鐵催化劑，包括制備方法與產品特征；其制備過程的技術路線是，先通過壓縮成型-程序焙燒的工藝組合制備整體式氧化鋁載體，而后通過氣相沉積-兩部焙燒的組合制備整體式氧化鋁負載鐵催化劑。該方法可以高比表面積、微觀上具備納米級孔道、活性組分鐵組分微觀上高度分散的整體式氧化鋁負載鐵催化劑；同時該制備方法無須昂貴設備、原料來源簡單、環境較友好、操作安全、成本較低。

實現上述技術路線的具體技術方案是：

一種基于氣相沉積法的整體式氧化鋁負載鐵催化劑，包括整體式氧化鋁負載鐵催化劑制備方法與整體式氧化鋁負載鐵催化劑產品特征；其中整體式氧化鋁負載鐵催化劑制備方法使用如下原料：

鋁源：是氫氧化鋁、擬薄水鋁石中的一種，或者上述兩種物質任意比例的混合物；

第一添加物：是田菁粉、田菁膠、瓜爾膠、陽離子瓜爾膠、海藻酸鈉中的一種，或者上述物質任意比例的混合物；

第二添加物：是乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、聚乙烯醇、葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖、纖維二糖、顆粒度小于60目的炭黑、顆粒度小于60目的水溶性淀粉中的一種，或者上述物質任意比例的混合物；