[发明专利]一种高稳定的合成气转化催化剂及其制备方法

说明书

一种高稳定的合成气转化催化剂及其制备方法，属于合成气转化领域。该催化剂为氧化铝小球和水滑石构筑的多级结构，利用水滑石前体拓扑转变过程中层板的限域作用这一特点，通过阱结构以及晶格限域拓扑转变的Ga⁰与Ga³⁺间的相互作用，得到稳定的CoGa催化剂。优点在于经拓扑转变得到具有阱结构以及Ga⁰与Ga³⁺共同作用稳定的CoGa颗粒,催化剂在合成气转化反应中具有良好的稳定性。另外，本发明为多级结构，便于工业应用。

技术领域

本发明属于合成气转化领域，特别是提供了一种活性中心稳定分散的合成气转化催化剂及其制备方法。

背景技术

负载型金属催化剂广泛应用于石油化工、煤化工、精细化工以及生物质转化利用等多个领域。但负载型金属催化剂在反应过程中经常面临着因活性中心烧结而失活的问题。在工业应用中，需要催化剂长时间保持其催化活性，活性中心的稳定性显得尤为重要。因此制备具有抗烧结高稳定负载型金属催化剂具有巨大的实际应用价值。

目前，在提高金属活性中心分散稳定性方面已经做了大量的研究，主要有以下几种途径:(1)增强金属-载体间的相互作用，对载体进行接枝、改性使金属活性中心的抗烧结能力增加；(2)改进制备的方法，用络合浸渍、凝胶-溶胶等方法制备的催化剂金属活性中心相对稳定；(3)可利用孔道限域，金属颗粒进入沸石分子筛的孔道中，这些孔道会抑制金属颗粒的进一步聚集；(4)利用原子沉积法，对金属活性中心进行封装、包覆，起到隔离催化剂金属活性中心集团的作用。但是，在提高稳定性的同时又带来了新的问题，如溶胶-凝胶的方法、原子沉积法等不利于活性中心的暴露，从而减少了活性位，降低了活性。因此，如何有效地提高活性中心分散的稳定性仍是亟待解决的难题。

发明内容

本发明目的在于提供一种稳定的双金属催化剂及其制备方法，解决催化剂金属活性中心烧结的问题，同时提高催化性能。

本发明的高稳定催化剂为包括活性中心金属和第二金属的双金属催化剂，固体颗粒载体表面生长水滑石，采用水滑石作为催化剂载体，利用水滑石结构具有拓扑转变的特性，将活性金属阳离子引入水滑石层板，通过水滑石八面体晶格对活性金属的限域作用提高活性的分散稳定性。金属活性中心经拓扑转变形成具有阱结构的金属颗粒(金属活性中心与第二金属形成合金镶嵌到在载体中)或调变金属活性中心与第二金属另一比例，形成大量第二金属稳定的金属颗粒。这种方法制备的催化剂的活性中心保持良好的稳定性。本发明固体颗粒载体优选球形Al₂O₃，组成水滑石层板的M²⁺优选Zn²⁺、Mg²⁺，最优选Zn²⁺，M³⁺优选Al³⁺、Fe³⁺，最优选Al³⁺，活性金属中心优选Co²⁺、Fe²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺，最优选Co²⁺、Ni²⁺，最最优选Co²⁺，第二金属优选In³⁺、Ga³⁺、Cr³⁺、Sn⁴⁺、Zr⁴⁺，最优选Ga³⁺、In³⁺、Sn⁴⁺，最最优选Ga³⁺。即采用尿素法在球形Al₂O₃表面原位生长含有活性中心金属和第二金属的四元水滑石，通过焙烧-还原后，得到具有良好稳定性的催化剂。

本发明的抗烧结催化剂的制备方法如下：

(1)采用尿素法在氧化铝表面原位生长四元的水滑石；