[發(fā)明專利]一種生物質轉化為烴類化合物的催化劑制備方法

在審

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• 申請日: 2022-06-02
• 公開（公告）號: CN114931953A
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設計）人: 樊亮亮;劉蕾;黃佩;吳佳博;金匡力;周文廣
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: B01J23/755
• 分類號: B01J23/755;B01J35/00;B01J35/10;B01J37/02;B01J37/08;C10G1/00
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 夏材祥

本發(fā)明一種生物質轉化為烴類化合物的催化劑制備方法以生物質為載體原料，與金屬化合物混合后置于真空馬弗爐煅燒1～3h，制得金屬負載生物炭用作生物質轉化為烴類化合物催化劑，其中金屬的量為干燥生物質粉末的5wt.%～20wt.%。本發(fā)明制得的金屬粒徑在10～40 nm，并均勻負載于生物質炭，孔隙豐富，活性基團易暴露，比表面積為290～341m²/g，催化效率高，可有效地對生物質進行脫氧脫氮從而轉化為烴類化合物，生物質油品中烴類化合物含量高達83%，品質高，工藝簡便，操作安全，成本低，能加快生物能源的商業(yè)化應用的步伐。

技術領域

本發(fā)明涉及一種生物質轉化為烴類化合物的催化劑制備方法，具體屬于化學及環(huán)境技術領域。

背景技術

化石能源中，以烴類化合物為主要成分的汽油為運輸行業(yè)提供了超過95%的能源需求，但以目前確定的儲油量，這種化石能源將在50年后消耗殆盡，同時還會帶來溫室效應等環(huán)境問題。尤其是我國確立“3060雙碳”目標以來，尋找可替代化石能源的新型可再生能源迫在眉睫。生物質作為一種新型能源，可以有效減少溫室氣體的排放，具有廣泛的社會和經濟效益。熱解作為一種高效快速的熱化學轉化方式，能有效地將生物質轉化為生物油等可用液體燃料。然而，生物質能源的利用遠低于其實際潛力，其主要瓶頸在于熱解產生的生物油含氧含氮量高，使得所獲得的生物能源熱值低、粘度高、性質不穩(wěn)定而難以利用。因此，解決生物質轉化生物油過程中氧氮脫除是發(fā)展生物能源的重要趨勢。

催化劑的使用是減少氧氮含量而提升生物油品質的重要手段，其中以分子篩應用最為普遍。然而，這類傳統(tǒng)催化劑生產成本較高，催化功能單一，易結焦失活。此外，目前用于生物質催化熱解的催化劑主要集中在脫氧效率的提升上，對于脫氮的研究非常稀少；在有限的報道中也發(fā)現常用的商業(yè)催化劑對含氮化合物催化轉化效率低下，脫氮率不足20%。然而，有些生物質含氮量較高（如藻類、畜禽糞便及污泥等），其熱解后會形成大量的含氮類物質，影響生物油中烴類的形成。因此，發(fā)明一種用于富氮生物質脫氧脫氮轉化富烴燃油的催化劑材料很有必要。生物炭作為生物質熱轉化產生的固體殘渣，孔隙度高、表面積大、抗結焦性強、活性基團含量高，在催化方面具有廣闊的應用前景。盡管如此，單純生物炭催化劑仍然缺乏有效的催化轉移氫化活性位點，使得脫氧脫氮效率受到很大限制。傳統(tǒng)金屬負載類催化劑雖然可以提升催化活性，但是其制備方法如浸漬法、吸附法、沉積法及離子交換法以及包括后續(xù)的氫氣還原激活等工藝復雜，成本昂貴，成為其規(guī)模化應用的主要障礙。本發(fā)明提出以生物質和金屬化合物為共同原料，經真空馬弗爐煅燒制備的新型金屬負載生物炭催化劑具備催化活性高、制作成本低以及制備方法簡單高效且安全可靠的優(yōu)勢，將其應用于生物質催化熱解，可有效將生物質經脫氧脫氮轉化為烴類化合物。

發(fā)明內容

針對上述問題，本發(fā)明提供一種用于催化生物質脫氧脫氮為烴類化合物的催化劑制備方法。

本發(fā)明一種生物質轉化為烴類化合物的催化劑制備方法以生物質作為載體原料，與金屬化合物混合后置于真空馬弗爐煅燒，制得的金屬負載生物炭用作生物質轉化為烴類化合物的催化劑，具體過程如下：

步驟1：將干燥的生物質粉末與金屬化合物充分研磨混合，其后加水使混合物充分浸漬，并通過攪拌使生物質粉末與金屬化合物分散均勻；其中金屬的量為干燥生物質粉末的5wt.%～20wt.%；

步驟2：將上述分散均勻的混合物進行烘干，干燥后的混合物采用坩堝盛裝并置于真空馬弗爐中煅燒1～3h，產物冷卻后經過洗滌、干燥及研磨處理，得到金屬負載生物炭催化劑，即生物質轉化為烴類化合物的催化劑。

所述的金屬化合物為鎳、鈷、釕、銅、鐵的氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽或醋酸鹽中的至少一種。

所述的煅燒溫度為600~900°C，升溫速率為5～10°C/min。

所述的用于催化劑制備的生物質原料為木質纖維、木質素或微藻。

本發(fā)明的有益效果：