[發明專利]一種復合金屬氧化物催化劑及其應用

在審

• 申請號: 202010128279.7
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111250077A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 邵珊珊;項賢亮;劉成躍;李小華
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01J35/02;B01J35/10;C10L1/02
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 萬婧

本發明涉及生物質催化轉化制取液體燃料和化工產品領域，公開了一種復合金屬氧化物催化劑的制備及應用，該催化劑采用下述制備方法得到，將海藻酸鈉和纖維素納米組成的模板劑懸浮液引入氯化鈰和氯化錳的混合溶液中，通過插層自組裝方法形成凝膠微珠，再煅燒氧化形成最終催化劑。本發明方法制備的催化劑具有對多種生物質熱解產物酮化的高選擇性與高產率，便宜高效，適合規?；a。

技術領域

本發明涉及生物質催化轉化制取液體燃料和化工產品領域，具體涉及一種復合金屬氧化物催化劑及其應用。

背景技術

當今世界正面對著化石燃料的枯竭與環境保護的各種問題，人類急需找到一種可持續使用的替代能源。生物質能源作為一種取之不竭、用之不盡的能源逐漸進入了人類的視野，其可以轉化成各種形態的能源與高價值化學品。因此，大力發展生物質能源對人類社會的進步與保持文明形態具有十分重要的意義。

目前國內外對于生物質能源的利用主要有熱化學轉化和生物化學轉化兩種途徑。其中，熱化學轉化可以使生物質氣化，在一定條件下下轉化成生物油或其他高價值化學品。由于生物質來源和工藝水準和不同，由此衍生的生物油是一種由多種含氧化合物組成的復雜混合物，其含量差異很大，通常包括呋喃類、糖類、酸類、醛類、酚類以及其他含量較低的含氧化合物，必須進一步升級才能形成可使用的燃油或化學品。

近年來，研究者針對生物質熱化學轉化這一領域，在熱解過程中加入了不同的催化劑，使得生物質往不同的方向轉化。其中，生物質定向熱解制備酮類物質，更有利于往高品質燃油轉化部分學者研究關于生物質熱解氣酮化部分，最高的酮類物質產率大約為23.5％，遠低于其中的可酮化物質含量。主要由于生物質熱解氣并不會全部往酮類物質轉化，一部分也轉化成了其他物質。

在專利CN107603649A中說明了一種富酮生物油及富鎂活性炭的制備方法，主要利用海水對生物質進行改性，然后直接熱解得到富酮生物油和富鎂活性炭，其中利用海水中的金屬元素(鎂)作為催化劑。但是鎂作為生物質酮化的催化劑仍顯不足，主要是轉化率仍低于理論值。因此，制備一種合適的催化劑就顯得尤為重要。

生物質熱解氣含有大量酸類物質，在酸類物質酮化過程中，會首先和金屬氧化物催化劑結合生成羧酸鹽，這就容易堵塞孔道結構，使催化劑結焦失活。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供復合金屬氧化物催化劑的制備及應用。本發明提出的技術方案為：

一種復合金屬氧化物催化劑，采用下述制備方法得到，將模板劑懸浮液引入含有鈰鹽和錳鹽的混合溶液中，冷凍干燥形成凝膠微珠，再煅燒氧化形成所述的復合金屬氧化物催化劑，所述的模板劑選自海藻酸鈉、纖維素納米纖維、纖維素納米纖維、碳納米管、水滑石中的一種或多種混合物。

試驗選取的模板劑材料溶于水后會形成模板劑懸浮液，這個懸浮液在中性PH條件下會帶負電荷。金屬鹽溶于水后會形成金屬陽離子。

將兩種懸浮液和金屬鹽溶液混合后，金屬陽離子會受到負電荷的吸引，發生離子的交換，金屬陽離子會與模板劑交聯形成凝膠微珠。

在這一過程中，金屬陽離子會插層到模板劑中，并且是在靜電作用下進行，因此為插層自組裝方法。

優選的，具體制備方法如下：

(1)取一定量的模板劑，加水配置一定濃度的模板劑懸浮液，模板劑的濃度不高于2wt％；

(2)取一定量鈰鹽和錳鹽，加水配置含鈰鹽和錳鹽的混合溶液，其中含有的鈰和錳的摩爾比為1:9～9:1，鈰和錳的總摩爾濃度為5～15％；

(3)將模板劑懸浮液引入鈰鹽和錳鹽混合溶液中，模板劑懸浮液與含鈰鹽和錳鹽的混合液的體積比為：(1～5):1；

(4)在60～80℃下加熱攪拌0.5～3h；