[發明專利]一種碳材料負載鈷基催化劑及其制備與應用

在審

• 申請號: 202010736458.9
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN113996301A
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 丁云杰;李怡蕙;朱何俊;趙子昂;盧巍;龔磊峰;董文達
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01J23/75
• 分類號: B01J23/75;C10G2/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種碳材料負載鈷基催化劑，該催化劑為鈷基催化劑，包含金屬鈷和碳載體，鈷負載于碳載上體，其特征在于：載體在負載金屬鈷之前，于預處理試劑或/和預處理氣體中進行處理；

所述預處理試劑為過氧化氫、硝酸、鹽酸、醋酸中的一種或兩種以上；

所述預處理氣體為水蒸汽、氧氣、二氧化碳中的一種或兩種以上。

2.根據權利要求1所述的鈷基催化劑，其特征在于：所述碳載體為活性炭、介孔碳、炭黑、石墨烯中的一種或兩種以上，碳載體比表面積為500-2200m²/g(優選800-2000m²/g，更優選1000-1500m²/g)，平均孔徑為1-250nm(優選5-80nm，更優選10-60nm)，總孔容為0.1-2mL/g(優選0.2-1.5mL/g，更優選0.5-1mL/g)。

3.根據權利要求1所述的鈷基催化劑，其特征在于，采用預處理試劑進行處理的方法包括以下步驟：

(1)用預處理試劑處理碳載體，碳載體與預處理試劑溶液質量比為1g:1ml-1g:20ml(優選1g:1ml-1g:10ml，更優選1g:2ml-1g:5ml)；預處理試劑質量濃度為1％-35％(優選5％-20％，更優選5％-10％)；預處理溫度為20-80℃(優選30-70℃，更優選40-60℃)；預處理時間為0.5-12h(優選1-10h，更優選2-8h)；

(2)通過抽濾，將預處理后的碳載體與預處理試劑進行固液分離；

(3)用去離子水洗滌碳載體；

(4)洗滌后進行干燥，干燥溫度為100～180℃(優選110-160℃，更優選120-150℃)。

4.根據權利要求1所述的鈷基催化劑，其特征在于，采用預處理氣體進行處理的過程為：碳載體裝入高溫爐中，先通入N₂、Ar等惰性氣氛氣體中的一種或兩種以上吹掃，溫度達到預處理溫度后，切換含有體積濃度1％-100％預處理氣體的氣氛，氣氛中其余為上述惰性氣體中的一種或兩種以上；溫度為200-1000℃(優選200-800℃，更優選300-600℃)；預處理時間為0.5-12h(優選1-10h，更優選2-8h)。

5.一種權利要求1-4任一所述鈷基催化劑的制備方法，其特征在于：

以浸漬法將活性組分鈷的可溶性鹽擔載到所述預處理的載體上，鈷的負載量為5.0-30.0wt％(優選10.0-20.0wt％，更優選12-18wt％),活性組分的可溶性鹽為甲酸鈷、乙酸鈷、硝酸鈷、草酸鈷、硫酸鈷、檸檬酸鈷、蘋果酸鈷中的一種或二種以上，其中優選的活性組分的可溶性鹽為甲酸鈷、乙酸鈷、硝酸鈷、草酸鈷中的一種或二種以上；浸漬后的催化劑前驅體先在室溫下陰干6～12h(優選7-10h，更優選8-10h)，然后在40-200℃(優選50-200℃，更優選800-100℃)的空氣氣氛中烘干8-48h(優選10-40h，更優選15-30h)，制得半干基催化劑前驅體；

半干基催化劑前驅體在氮氣、氬氣或氦氣中的一種或兩種以上氣氛下，溫度200～500℃(優選200-500℃，更優選300-450℃)，壓力為常壓，空速100～3000h^-1(優選200-2000h^-1，更優選500-1000h^-1)，焙燒5～25h(優8-20h，更優選10-15h)，得到干基催化劑。

6.一種權利要求1-4任一所述的鈷基催化劑在費托合成反應中的應用。