[发明专利]一种多孔载体负载的纳米钴催化剂的制备方法

说明书

本发明提供一种多孔载体负载的纳米钴催化剂的制备方法，其基本制备过程为：将可溶性钴盐溶液滴加到氨水溶液中，在空气中搅拌氧化，溶液中形成Co³⁺、NH₃与OH^‑的配合物，以此溶液作为催化剂的前驱体溶液，加入多孔硅胶、沸石分子筛或活性炭等载体，钴的配合物化学吸附在载体表面，通过后续的热处理，得到负载型纳米钴催化剂。本方法使用的原料价格低廉、制备条件温和、制备时间短、操作方便、产物粒径可以调变。所制备的负载型纳米钴催化剂可能用在多种工业催化或环境催化过程中。

技术领域

本发明属于纳米催化剂制备技术领域，具体涉及一种多孔载体负载的纳米钴催化剂的制备方法。

背景技术

负载型钴催化剂在废气净化、费-托合成、烯烃缩聚、碳氢重整等反应中得到了广泛的应用。

常用的制备负载型钴催化剂的方法是浸渍法，浸渍法比较简单，通常将钴盐水溶液浸入到多孔载体的孔道中，通过干燥和焙烧后，钴盐分解，沉积在孔道表面。浸渍法的缺点是得到的钴物种的粒径难以控制，往往团聚严重，表面积较低。将表面负载的钴催化剂纳米化，提高钴的表面积，是相关领域工作人员努力追求的目标；文献CN104043453B报导了一种炭黑负载的四氧化三钴纳米复合催化剂，其基本制备过程是将可溶性钴盐的乙醇或乙二醇溶液与酸化炭黑混合，50℃～160℃冷凝回流反应为8～12小时后，再分离、干燥、热处理得到产品，该方法需要有机溶剂、较高温度和较长时间；文献CN103816905B报导了一种碳纳米管负载纳米钴催化剂的制备方法，其基本制备过程是先在高温高压条件下将钴盐、有机溶剂以及有机配体反应8-120小时，制备得到钴的金属有机骨架产物Co-MOF，制备条件较为苛刻，用到较多的有机物；文献CN102658144A报导了一种氧化石墨烯层间负载纳米四氧化三钴催化剂的制备方法，其基本制备过程是将氧化石墨烯和二价钴盐分散在正己醇溶液中，在碱性条件下50-150℃加热 反应5-20小时，得到产品，该制备方法也需要有机溶剂和较长的反应时间。

如果合成负载型纳米钴催化剂的过程可以在水相中实现，而不用到有机溶剂，并且采用较温和的反应条件，缩短反应时间，将有利于催化剂的扩大化生产；此外，除了炭载体之外，如果能将纳米钴催化剂负载到其他各种不同的载体上，将可以扩展催化剂的使用范围。

发明内容

本发明提供一种多孔载体负载的纳米钴催化剂的制备方法，以容易得到的可溶性二价钴盐为原料，以多孔硅胶、沸石分子筛和活性炭为载体，在水溶液中常温常压条件下进行制备，钴的负载量为0.5～15%，钴物种的平均粒径为2～12纳米，负载量和粒径可以根据制备条件进行调变。

本发明具体技术方案如下：

1一种多孔载体负载的纳米钴催化剂的制备方法，制备步骤如下：（1）将可溶性二价钴盐的溶液滴入到搅拌的氨水溶液中，在空气中持续搅拌2-4小时，得到前驱体溶液；所述前驱体溶液中氨的浓度为3～6 摩尔/升，氨和钴的摩尔比为30～60；

（2）将载体加入到步骤（1）得到的前驱体溶液中，载体的投加量为50～200克/升前驱体溶液，持续搅拌0.5-1.5小时，得到表面富集了钴的络合离子的载体；

（3）将上步所得表面富集了钴的络合离子的载体依次经过过滤、干燥和焙烧，得到负载型纳米钴催化剂。

作为优选项：所述制备步骤还包括步骤（4）：以步骤（3）制备得到的负载型纳米钴催化剂作为载体，重复步骤（1）-（3），得到负载量更高的负载型纳米钴催化剂。

作为优选项：所述步骤（1）中可溶性二价钴盐为硫酸钴、硝酸钴或氯化钴。

作为优选项：所述步骤（2）中载体为多孔硅胶、沸石分子筛或活性炭。

作为优选项：所述沸石分子筛包括13X分子筛、10X分子筛、USY分子筛、ZSM-5分子筛、Beta分子筛和丝光沸石分子筛。