[发明专利]一种合成气制低碳烯烃的铁基催化剂及其制备和应用

权利要求书

1.一种合成气制低碳烯烃的铁基催化剂，其特征在于：催化剂主活性组分为Fe₃O₄，并不添加助剂或可添加助剂，助剂氧化物含量占催化剂重量的0～30%。

2.根据权利要求1所述催化剂，其特征在于：所添加助剂可为Si、Al、Mn、K、Cu、Na、Zr、V、Zn元素中一种或两种以上的氧化物；助剂氧化物较优含量占催化剂重量的0.1～15%。

3.一种权利要求1所述催化剂的制备方法，其特征在于：

催化剂可采用下述三种过程之一制备获得；

催化剂采用一步合成法：包括以下步骤：

（1）按照催化剂组成配比，将可溶性的Fe(II)盐、可溶性的Fe(III)盐混合，形成盐溶液，盐溶液中Fe(III)摩尔浓度0.05-1mol/L，并加入HCl溶液，HCl浓度5-12.1mol/L；盐溶液中Fe(III)与Fe(II)的摩尔比2：（1-3）；

（2）向(1)中加入碱溶液；逐渐将溶液的pH值=0-5调至碱性pH值=9-12；滴加完成后，老化1～10h；

（3）反应结束后，利用磁场吸附、离心或抽滤将沉积产物从(2)中分离，沉积产物并用去离子水充分洗涤，烘干，即制得无助剂的Fe₃O₄催化剂；

或，催化剂采用一步合成法：包括以下步骤：

（1）按照催化剂组成配比，将可溶性的Fe(II)盐、可溶性的Fe(III)盐、助剂源混合，形成盐溶液，盐溶液中Fe(III)摩尔浓度0.05-1mol/L，并加入HCl溶液，HCl浓度5-12.1mol/L；盐溶液中Fe(III)与Fe(II)的摩尔比2：(1-3)；

助剂源Si、Al、Mn、Cu、Zr、V、Zn的可溶性化合物或其可与水反应的有机不溶性化合物，优选为硝酸盐、醋酸盐、氯化物、钒酸盐、硅酸盐、正硅酸乙酯、硅溶胶中的一种或二种以上；

（2）向(1)中加入碱溶液；逐渐将溶液的pH值=0-5调至碱性pH值=9-12；滴加完成后，老化1～10h；

（3）反应结束后，利用磁场吸附、离心或抽滤将沉积产物从(2)中分离，沉积产物并用去离子水充分洗涤，烘干，焙烧或不进行焙烧，焙烧温度300-500℃、2～24h，即制得含有助剂的Fe₃O₄催化剂；

或，催化剂采用一步合成法合成Fe₃O₄、然后采用浸渍法加入助剂：包括以下步骤：

（1）按照催化剂组成配比，将可溶性的Fe(II)盐、可溶性的Fe(III)盐混合，形成盐溶液，盐溶液中Fe(III)摩尔浓度0.05-1mol/L，并加入HCl溶液，HCl浓度5-12.1mol/L；盐溶液中Fe(III)与Fe(II)的摩尔比2：(1-3)；

（2）向(1)中加入碱溶液；逐渐将溶液的pH值=0-5调至碱性pH值=9-12；滴加完成后，老化1～10h；

（3）反应结束后，利用磁场吸附、离心或抽滤将沉积产物从(2)中分离，沉积产物并用去离子水充分洗涤，烘干，即制得活性成份；

（4）采用浸渍法将有效助剂盐与活性成份组合形成催化剂，具体过程为：按已知所需助剂含量，计算所需有效助剂盐的量，配成混合溶液，将上述Fe₃O₄样品等体积浸渍于上述混合溶液中，经过搅拌、静置、烘干、焙烧程序，焙烧温度300-500℃、2～24h，即制得含有助剂的催化剂。

4.根据权利要求3所述的催化剂制备方法，其特征在于：步骤（1）可溶性的Fe(II)盐、可溶性的Fe(III)盐指能够溶于水的盐类化合物，优选为氯化物盐、硝酸盐、醋酸盐中的一种或二种以上；有效助剂盐为能够溶于水的盐类化合物，优选为氯化物盐、硝酸盐、醋酸盐中的一种或二种以上。

5.根据权利要求3所述的催化剂制备方法，其特征在于：步骤（2）中碱溶液指能够调节溶液PH值的碱溶液，优选NaOH、KOH、Na₂CO₃、K₂CO₃、氨水中的一种或二种以上。

6.根据权利要求3或5所述催化剂制备方法，其特征在于，步骤（2）中碱溶液摩尔浓度为0.1～10mol/L。