[發(fā)明專利]一種納米α-羥基氧化鐵的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910162751.6
• 申請(qǐng)日: 2019-03-05
• 公開（公告）號(hào): CN111661878A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程相林;畢秦嶺;趙建宏;金建
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油天然氣股份有限公司;鄭州大學(xué)
• 主分類號(hào): C01G49/02
• 分類號(hào): C01G49/02;C10G1/00;C10G1/08;B01J23/745
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 姚亮;任默聞

本發(fā)明公開了一種納米α?羥基氧化鐵的制備方法。該制備方法包括以下步驟：將硫酸亞鐵溶解于水中，向其中加入乙醇和分散劑；分散均勻后，向其中滴加堿液調(diào)節(jié)pH進(jìn)行反應(yīng)；鼓泡通入空氣或氧氣進(jìn)行氧化，待體系完全轉(zhuǎn)變?yōu)辄S色后進(jìn)行過濾，得到濾餅，干燥后即得α?羥基氧化鐵。以硫酸亞鐵為原料，水和乙醇為液體分散相，加入分散劑，采用液相空氣氧化法制備納米α?羥基氧化鐵。乙醇和水作為載體，加入分散劑，改變體系的表面張力，大大提高硫酸亞鐵溶液初始濃度，單次制備量提高5倍以上；且生成的納米級(jí)α?Fe₂O₃晶體顆粒疏松，結(jié)構(gòu)均勻，大大降低顆粒之間的粘結(jié)性。該工藝簡(jiǎn)單穩(wěn)定，重復(fù)性好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，收率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤炭液化催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種納米α-羥基氧化鐵的制備方法。

背景技術(shù)

我國(guó)是富煤少油的能源需求大國(guó)，煤炭現(xiàn)在和未來很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都將在我國(guó)能源及化工領(lǐng)域占主要地位。充分利用我國(guó)儲(chǔ)量豐富的煤炭資源，大力發(fā)展煤制油技術(shù)，能夠緩解我國(guó)石油資源高度依賴進(jìn)口的局面，因此開展煤炭液化技術(shù)的研究具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

由于世界油價(jià)持續(xù)上漲和開采成分越來越重(我國(guó)尤其如此)，上世紀(jì)八九十年代美國(guó)科學(xué)研究人員提出煤油共煉技術(shù)，其技術(shù)來源于煤直接液化技術(shù)，從石油渣油和重質(zhì)原油與煤炭加氫共熱解過程中盡可能多產(chǎn)輕質(zhì)燃料油。煤油共煉可以提高煤炭和重質(zhì)油資源的利用效率，提升石油煉制水平，達(dá)到多產(chǎn)輕質(zhì)燃料油的目的。

煤炭液化技術(shù)的核心技術(shù)在于新型催化劑，尤其是納米高效催化劑的開發(fā)。研究表明，外層有空d軌道的過渡金屬可以作為煤加氫液化的催化劑，目前已發(fā)現(xiàn)的催化劑有熔融金屬、金屬氧化物、鹵化物、金屬硫化物和酸性催化劑和炭黑等五類。由于煤炭液化過程體系內(nèi)高縮合度芳香烴類物質(zhì)易結(jié)焦，而且體系粘度較大，催化劑易失活且回收困難，需要選用高效、價(jià)格低廉、環(huán)境友好的催化劑。所以從經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境保護(hù)等各方面綜合考慮，鐵系催化劑最有應(yīng)用前景，目前煤直接液化主要以鐵系催化劑為主。按照物質(zhì)種類和來源的不同鐵系催化劑可分為兩類:(l)天然礦物或礦渣催化劑；(2)人工合成的超細(xì)微粒納米鐵基催化劑。

納米鐵系催化劑的制備一直是研究的重點(diǎn)。CN99103015.X介紹了一種漿狀鐵基催化的制備方法，鐵鹽溶液在高速攪拌下與氨水反應(yīng)生成無定形Fe(OH)₃或Fe(OH)₂超細(xì)粒子，形成水凝膠，并經(jīng)過高速離心脫水，再與適量煤粉和液化溶劑混合分散制成漿狀鐵基催化劑，其中鐵基一次粒子的粒徑約為30-80nm。中國(guó)專利CN03153377.9公開了一種鐵基催化劑的制備過程，將亞鐵鹽溶液加入到煤粉中，攪拌均勻，其次再加入一定量的含氫氧根離子的弱堿性溶液或強(qiáng)堿性溶液，攪拌均勻后制得載有Fe(OH)₂沉淀的煤漿。然后將煤上載有Fe(OH)₂沉淀用空氣或氧氣氧化成γ-FeOOH，最后上述煤漿經(jīng)過離心過濾或加壓過濾制得高分散鐵基煤直接液化催化劑，其中鐵基催化劑粒子形狀為長(zhǎng)條形，寬為20-50nm，長(zhǎng)為60-150nm。

日本三井造船株式會(huì)社申請(qǐng)了比較典型的兩個(gè)專利鐵系催化劑。(1)專利JP20030025720其制備過程為：把100目的煤炭浸泡在硫酸亞鐵水溶液中，加入尿素和碳酸溶液進(jìn)行中和反應(yīng)，并通入氧氣生成水合氧化鐵和離子型氧化鐵，高度分散于煤顆粒表面，粒徑為數(shù)十納米，進(jìn)一步脫水、干燥、制備成催化劑。(2)專利CN1744947制備方法為：硫酸亞鐵和氨在水溶液中進(jìn)行反應(yīng)生成氫氧化鐵，對(duì)氫氧化鐵進(jìn)行脫水干燥，在干式粉碎機(jī)中對(duì)經(jīng)脫水干燥的氫氧化鐵與形成催化劑載體的煤(一部分液化原料煤)一起同時(shí)進(jìn)行粉碎，并經(jīng)微粉碎，使催化劑均勻并高度分散附著在煤表面。

發(fā)明內(nèi)容

基于以上背景技術(shù)，本發(fā)明提供一種納米α-羥基氧化鐵的制備方法，相較于現(xiàn)有制備方法可以大幅度提高α-羥基氧化鐵的單次制備效率，并且制備出納米α-羥基氧化鐵，粒徑均勻，基本不粘連，可以作為煤油共煉或煤直接液化的催化劑使用和作為制備納米級(jí)α-Fe₂O₃的原料。