[发明专利]一种合成气催化转化催化剂及其制备方法

说明书

一种合成气催化转化催化剂及其制备方法，涉及催化剂。所述合成气催化转化催化剂由纳米核壳结构双金属和载体碳纳米管组成，所述纳米核壳结构双金属由金属Co与过渡金属元素构成。1)在碳纳米管加入硝酸溶液搅拌，洗涤，干燥得固体粉末；2)将金属钴盐加入N,N‑二甲基甲酰胺中，配成钴溶液，再加入1)所得的固体粉末加热，洗涤，干燥，得固体粉末；3)将过渡金属元素的前驱体盐，加入乙醇配成溶液，再加入2)所得固体粉末搅拌，加入硼氢化钠，再碳酸氢钠，调节pH值，继续搅拌，抽滤，洗涤，将所得滤饼干燥，得样品；4)将步骤3)得到的样品转移至管式炉内，焙烧，样品压片，即得催化剂前驱体；5)将催化剂前驱体还原，即得。

技术领域

本发明涉及催化剂，尤其是涉及一种合成气催化转化催化剂及其制备方法。

背景技术

我国富煤、贫油、少气的资源禀赋特点决定了煤炭在我国能源结构中的重要地位。煤经合成气(CO/H₂)平台分子催化转化制液体燃料(即费托合成)具有重要战略意义和现实意义。尽管目前国内外如Sasol、Shell、神华、中科合成油、兖矿等已实现基于煤制油(CTL)或气制油(GTL)的工业化生产，然而仍有诸多挑战性科学问题尚未得到有效解决，其中产物选择性的调控最为关键。在传统的费托合成催化剂上，中间馏分油(汽油、柴油、航空燃油)的选择性并不高。为高选择性获得中间馏分烃液体燃料，往往需要将费托合成得到的高碳石蜡烃(C₂₁₊)进一步加氢裂解，如Shell公司的SMDS技术(Shell Middle DistillateSynthesis)是将费托合成技术与分子筛催化裂解或加氢裂化两个过程串联起来，即合成气经两步法生产高辛烷值汽油或优质柴油。因此，设计多功能新型催化剂，将合成气一步高选择性转化为中间馏分液体燃料的研究已引起广泛关注。该过程的成功实施，将带来更高的经济效益。

目前，费托合成催化剂的活性金属主要以Fe、Co、Ru为主，其活性高低顺序为Ru＞Co＞Fe。钌催化剂因价格昂贵，限制了其工业应用。与铁基催化剂相比，钴基催化剂因具有高活性、高直链饱和烃选择性、低水煤气变换反应以及在反应过程中不易积碳等优点，成为合成气一步法制中间馏分烃特别是柴油馏分的理想催化剂组分。近年来，已报道的Co催化剂体系有：二氧化硅负载钴催化剂(A.Y.Khodakov et al.J.Catal.2002,206,230-241；G.R.Johnson et al.ACS Catal.2015,5,5888-5903)；多级孔Y型分子筛负载金属钴制柴油馏分(X.Peng et al.Angew.Chem.Int.Ed.,2015,54,4553-4556；J.Kang etal.Ind.Eng.Chem.Res.2016,55,13008-13019)；碳纳米管负载钴制燃料油(A.Tavasoli etal.Fuel Process.Technol.2008,89,491-498；V.Vosoughi etal.Ind.Eng.Chem.Res.2016,55,6049-6059)等。这些研究在催化剂设计及催化剂性能研究方面均获得了深入的认识，为合成气高选择性制柴油馏分催化剂设计提供了良好的借鉴。