[发明专利]一种制备负载型金属钴基催化剂的方法

说明书

本发明一种制备负载型金属钴基催化剂的方法，涉及包含钴的催化剂，利用微波水热法一步制备含有锌的氧化物的铝酸钴‑电气石复合材料，再将所得复合材料置于还原气氛还原，得到掺杂氧化锌的钴/铝酸钴‑电气石复合材料的负载型金属钴基催化剂，本发明方法以电气石为载体，充分利用了电气石自发极化以及掺杂金属助剂氧化物提高Co的分散度，进一步提高负载型金属钴基催化剂的催化活性，克服了现有技术存在的所制得的钴基催化剂产品均为不规则状颗粒，团聚现象严重，制备工艺耗时长，操作复杂的缺陷。

技术领域

本发明的技术方案涉及包含钴的催化剂，具体地说是一种制备负载型金属钴基催化剂的方法。

背景技术

钴基催化剂是一种常用的经典催化剂，主要应用在费托合成化工过程。我国能源结构总的特点为“富煤、缺油、少气”，以煤为原料生产合成气，经费托合成生产液态烃类产品是解决我国能源供应不足，实现能源多元化的重要途径之一。其中钴基费托合成催化剂具有高活性、高直链和重质烃选择性以及低水煤气交换反应等特点，逐渐成为该领域的研究热点。

钴基催化剂制备成本低且容易得到，在工业应用前景上很有潜力，但是现有技术中多采用溶胶凝胶法、燃烧法、浸渍法及共沉淀法制备钴基催化剂，在反应中容易产生积炭，造成失活。

以下相关文献报道了改善钴基催化剂的催化性能的现有技术：CN102139214A公开了一种具有可控介孔墙相联有序大孔结构的钴基费托合成催化剂的制备方法，该催化剂存在载体的大孔孔道太大，在负载时催化活性物质易团聚，不利于提高催化活性的缺陷。CN104001422A公开了一种含电气石的处理多种低浓度甲烷污染源的活化催化装置，其中涉及到一种负载在茧青石载体上的含电气石稀土复合催化材料，是采用溶胶凝胶法制备，存在催化剂粒子团聚严重，催化活性降低的缺陷。CN106925274A公开了一种负载型金属钴催化剂的制备方法，其过程中采用浸渍沉淀法制备CoAl₂O₄/海泡石矿物纳米纤维复合材料，该方法存在操作过程繁杂，沉淀剂加入的时间和沉淀pH的调节困难且对结果影响较大不易控制，不利于实际规模应用的缺陷。CN106994346A公开了负载型金属钴催化剂的制备方法，该方法利用量热仪燃烧法制备CoAl₂O₄，再经过与海泡石复合和还原的复杂过程，且燃烧过程不可控。CN102350359B公开了一种负载型钴基催化剂的制备方法，采用浸渍法制备前驱体后利用程序升温还原工艺还原，该方法操作繁琐复杂、耗时较多，不利于用于实际生产。

综上所述，制备钴基催化剂的现有技术存在所制得的钴基催化剂产品均为不规则状颗粒，团聚现象严重，制备耗时长，操作复杂的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种制备负载型金属钴基催化剂的方法，利用微波水热法一步制备含有锌的氧化物的铝酸钴-电气石复合材料，再将所得复合材料置于还原气氛还原，得到掺杂氧化锌的钴/铝酸钴-电气石复合材料的负载型金属钴基催化剂，本发明方法以电气石为载体，充分利用了电气石自发极化以及掺杂金属助剂氧化物提高钴的分散度，进一步提高负载型金属钴基催化剂的催化活性，克服了现有技术存在的所制得的钴基催化剂产品均为不规则状颗粒，团聚现象严重，制备工艺耗时长，操作复杂的缺陷。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：一种制备负载型金属钴基催化剂的方法，利用微波水热法一步制备含有锌的氧化物的铝酸钴-电气石复合材料，再将所得复合材料置于还原气氛还原，得到掺杂氧化锌的钴/铝酸钴-电气石复合材料的负载型金属钴基催化剂，具体步骤如下：

第一步，电气石的处理：

按质量比为电气石∶去离子水∶助磨剂＝1∶1～2∶0.01～0.05量取所需量的电气石、去离子水和助磨剂，在常温常压下，将量取的电气石、去离子水和助磨剂一起置于砂磨机中研磨1～3h，保持磨料温度范围在0～20℃，然后将研磨产物用去离子水洗涤，于60～80℃烘干6～12h，500～800℃条件下焙烧3～5h，制得粉末状电气石，备用；