[發明專利]一種磁性核殼結構催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202110708939.3
• 申請日: 2021-06-25
• 公開（公告）號: CN113441172A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 周安寧;張軍興;楊伏生;陳福欣;賀新福;楊志遠;張亞婷
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: B01J29/48
• 分類號: B01J29/48
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 馬小燕

本發明公開了一種磁性核殼結構催化劑，包括內核Fe₃O₄磁核、依次包覆在內核Fe₃O₄磁核上的SiO₂隔熱層、HZSM?5分子篩載體層，以及負載在HZSM?5分子篩載體層中的活性組分；本發明還提供了一種依次采用溶劑熱法、Stober法、原位生長法、浸漬法制備磁性核殼機構催化劑制備磁性核殼結構催化劑的方法。本發明催化劑通過Fe₃O₄磁核上包覆的SiO₂隔熱層保護了Fe₃O₄磁核的磁性熱穩定性，結合利用HZSM?5分子篩載體層負載活性組分，實現了催化劑在中低溫熱解條件下的高效催化和回收；本發明的制備方法有效控制了SiO₂隔熱層和HZSM?5分子篩載體層的厚度，保證了催化劑的磁選回收率。

技術領域

本發明屬于煤化工和工業催化技術領域，具體涉及一種磁性核殼結構催化劑及其制備方法。

背景技術

煤炭熱解可同時制備油、氣和半焦，是實現煤炭分質利用的重要技術途徑。傳統的煤熱解過程存在焦油產率低、油灰分離難、氣體熱值低和產品附加值低等問題，催化熱解是解決上述問題的重要手段之一，可以通過加入特定的高性能催化劑，從而提高焦油品質和氣體熱值、減少焦油中雜原子含量，然而，高性能催化劑目前大多面臨成本偏高、回收再利用工藝復雜等新難題。

Hu等將Fe₃O₄與[Ru(BINAP-PO₃H₂)(DPEN)Cl₂]超聲混合制備出納米Ru催化劑用于1-2萘乙酮的加氫反應，結果表明，重復十次以上，Ru的含量保持不變，證明磁性催化劑的穩定性強。魯曉勇制備CaO/Fe₃O₄催化劑用于棕櫚油和甲醇酯制備生物柴油，結果表明在重復八次后，產物中脂肪酸甲酯的含量超過96.5％以上，表現出優良的催化特性。余建雁制備Pt/Fe₃O₄-MCNT用于肉桂酸的加氫反應，結果表明肉桂酸轉化率在50％以上，選擇性達到96％，重復四次之后仍具有良好的催化性能。但是，這些回收性催化劑轉化過程均在常溫或200℃以下進行。CN103301868B則公開了一種核殼結構納米催化劑及其制備方法，催化劑成分為Fe₃O₄@SiO₂@(NH4)₆Mo₇O₂₄，其中，Fe₃O₄位于核心，SiO₂位于Fe₃O₄外層，(NH4)₆Mo₇O₂₄位于最外層，該納米催化劑被應用于溫和反應條件下催化合成2-取代苯并咪唑化合物。顯然，上述幾類催化劑均難以滿足煤炭在600℃～750℃中低溫熱解的條件要求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種磁性核殼結構催化劑。該催化劑通過內核Fe₃O₄磁核上包覆的SiO₂隔熱層，保護了內核Fe₃O₄磁核的磁性熱穩定性，從而保證催化劑的重復利用與回收性能，結合利用HZSM-5分子篩載體層的優異吸附性能和選擇性負載活性組分Mo或Mo-Ni，在中低溫熱解條件下發揮催化裂解作用，共同實現了催化劑在中低溫熱解條件下的高效催化和回收。