[發明專利]一種納米復合催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201911057574.1
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN110743611B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 康金燦;張瀟雅;劉志銘;張慶紅;王野
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: B01J29/85
• 分類號: B01J29/85;B01J29/70;C07C1/04;C07C11/02;C07C11/04;C07C9/02
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 張素斌

一種納米復合催化劑及其制備方法和應用，屬于催化劑領域，由固溶體氧化物、尖晶石氧化物和多級孔沸石分子篩組成，以質量百分比計，固溶體氧化物的含量為5％～40％，尖晶石氧化物的含量為5％～40％，余量為多級孔沸石分子篩。該催化劑的制備方法如下：1)制備固溶體氧化物A；2)制備尖晶石氧化物B；3)稱取計量的多級孔沸石分子篩與步驟1)的固溶體氧化物A混合，研磨，壓片成型，得固體C；將步驟2)的尖晶石氧化物B與固體C物理混合，所得樣品即為所述納米復合催化劑。該催化劑可用于固定床、漿態床或流化床中一氧化碳/二氧化碳氣氛轉化反應，具有優異的催化性能，產物分布呈低甲烷、低重質烴，低碳烯烴特別是乙烯選擇性高的特點，且催化劑壽命長。

技術領域

本發明涉及催化劑領域，尤其涉及一種納米復合催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

低碳烯烴(乙烯、丙烯和丁烯)是最重要的基礎化工原料，可用來生產聚乙烯、聚氯乙烯、乙二醇、聚丙烯、丙烯酸、丙烯腈、環氧丙烷、橡膠等下游產品。目前，國內低碳烯烴主要來源于石腦油的催化裂解。隨著國際上石油資源的日益耗竭及對烯烴的需求量持續增加，采用非石油資源制備低碳烯烴的路徑引起廣泛關注。基于我國富煤、貧油、少氣的資源稟賦特點，利用我國豐富的煤炭經合成氣制取低碳烯烴的過程成為重要的研究方向。

合成氣制取低碳烯烴主要工藝有間接法和直接法。間接法工藝包括合成氣制備甲醇、甲醇脫水制二甲醚、二甲醚轉化為低碳烯烴，該過程工藝路線長，所需設備多，生產成本高。直接法是指以H₂和CO為原料，在一定條件和催化劑作用下直接轉化為低碳烯烴。與間接法相比，直接法工藝簡單，設備投入少，前景廣闊。

合成氣一步法制低碳烯烴反應要求催化劑能夠具有較高的催化活性、限制碳鏈增長、抑制甲烷生成、同時阻止反應生成的低碳烯烴發生二次反應，使產物更多的分布在目標范圍內，提高烯烴選擇性。研究的關鍵在于高選擇性催化劑的研制。目前主要報道的體系有：ZnCrO_x與SAPO-34復合催化劑(Science,2016,351,1065)；MnO_x與MSAPO復合催化劑(ACSCatalysis,2017,7,7610)；ZnZrO_x與分子篩復合催化劑(Angew.Chem.Int.Ed.,2016,55,4725)。這些催化劑均可實現合成氣高選擇性制低碳烯烴，但往往轉化率不超過30％，且難以維持較好的壽命，因此開發新型高性能、高穩定性的合成氣直接低碳烯烴催化劑迫在眉睫。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中的上述問題，提供一種納米復合催化劑及其制備方法和應用，所述納米復合催化劑應用于一氧化碳/二氧化碳混合氣氛轉化，顯示出優異的催化性能，且穩定性良好，具有較好的應用前景。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種納米復合催化劑，由固溶體氧化物、尖晶石氧化物和多級孔沸石分子篩組成，以質量百分比計，固溶體氧化物的含量為5％～40％，尖晶石氧化物的含量為5％～40％，余量為多級孔沸石分子篩。

所述固溶體氧化物為含Zr的固溶體氧化物Zr_aO_b-M_cO_d，其中M為Ti、Mn、Mg、Fe、W、Zn、Ce、Al中的一種元素。

所述固溶體氧化物Zr_aO_b-M_cO_d中的Zr_aO_b為Zr₂O₃。

所述尖晶石氧化物為由Mg、Ca、Sr、Mn、Zn、Cd、Fe、Cu、Co、Ni中的一種與Ga、Al、La、Dy、In、Cr中的一種組成具有AB₂O₄結構的尖晶石氧化物。