[發明專利]一種利用廢棄生物質制備得到的Fe3

有效

• 申請號: 202111040616.8
• 申請日: 2021-09-06
• 公開（公告）號: CN113751038B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 張淺;陳建峰;仇松柏;王鐵軍;范宇健;黃瓚
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B01J27/22
• 分類號: B01J27/22;C10G2/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳娟

本發明提供一種利用廢棄生物質制備得到的Fe₃C/C鐵基催化劑及其制備方法和應用。本發明的制備方法，以水果皮類生物質碳材料作為碳源，不需要對其進行化學處理(酸處理或堿處理)，而是將其與鐵源混合制備得到催化劑前驅體后，將該前驅體直接在惰性氛圍中進行煅燒，可以在不使用滲碳氣體(如一氧化碳或甲烷等含碳化合物氣體)的條件下，成功制備出以鐵基活性相為核、以生物質碳源碳化后得到的石墨化碳為殼的具有核殼結構的催化劑，這種制備方法不僅簡化了制備工藝，而且還可以利用原生生物質材料在熱解過程中的原位還原，避免滲碳氣體的使用，減少了環境的污染和能耗的降低。

技術領域

本發明屬于催化劑技術領域，具體涉及一種利用廢棄生物質制備得到的 Fe₃C/C鐵基催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

我國富煤、少油、貧氣的能源結構，決定了能源消費中煤炭消耗占絕大部分，費托合成是近年受到重視的氣體燃料轉化為液體燃料途徑，其將一氧化碳和氫氣催化，加氫、碳碳偶連制得烴類物質及其它少量含氧化合物。

鐵或其碳化物(尤其是碳化鐵Fe₃C)作為費托合成催化劑的活性組分之一，較之其他活性組分其價格廉價，且催化活性較高，適合大規模工業應用；靈活的產品分布；具有較高的變換反應(Water-Gas Shift，簡稱WGS)活性，適用富碳的煤基合成氣，符合我國的國情。由于C1化學的高速發展，關于鐵基費托催化劑活性相碳化鐵的直接制備受到科學家們青睞，其通過簡便的制備流程或者含碳材料的原位碳化，亦或是氣氛控制，使得直接制備出不同碳化鐵物相可以實現。

但是現有的費托合成鐵基催化劑，仍然存在制備方法復雜、耗費大量一氧化碳或甲烷充當滲碳氣體、使用環境不友好試劑等問題。如中國專利 CN107754793A公開了一種多孔碳負載的具有核殼結構的費托合成催化劑，該催化劑以第VIIIB族金屬活性元素為核，多孔碳材料為殼，制備出的催化劑應用于費托合成反應中，具有高活性、低甲烷選擇性，但是該催化劑在合成成型的前驅體后，需要在含碳氣氛(一氧化碳或甲烷等氣體氛圍)中進行活化(即滲碳處理)，需要耗費大量的一氧化碳或甲烷等資源；又如中國專利CN106861711A選用生物質材料為原料進行制備費托合成催化劑，但是該催化劑是以鐵元素為活性材料，從生物質材料中提取出微量元素作為助催化劑，以糖為碳源采用水熱法制備催化劑，該方法雖然對生物質材料進行了回收利用，同時減少了一氧化碳或甲烷等資源的耗費，且微量元素的提取以及水熱法后處理等工序復雜，存在制備方法復雜等問題。

因此，需要開發一種制備工藝簡單、資源損耗小、環保的催化劑的制備方法，同時具有較高的費托合成催化活性、較高的長碳鏈選擇性高、良好的低碳烯烷比等優異的催化性能。

發明內容

本發明為克服上述缺陷，提供一種制備工藝簡單、資源損耗小、環保的Fe₃C/C 鐵基催化劑的制備方法。

本發明的另一目的在于，提供由上述制備方法制備得到的Fe₃C/C鐵基催化劑。

本發明的另一目的在于，提供上述Fe₃C/C鐵基催化劑在費托合成反應中的應用。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種Fe₃C/C鐵基催化劑的制備方法，包括如下步驟：

S1.生物質碳源與鐵源溶液混合均勻，干燥后得到催化劑前驅體；

S2.將S1.得到的催化劑前驅體在惰性氛圍中高溫熱解后得到Fe₃C/C鐵基催化劑；

其中，S1.中所述生物質碳源為水果皮類生物質；S2.中所述高溫熱解的溫度≥650℃。