[发明专利]一种用于合成气直接制低碳烯烃的双功能催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种用于合成气直接制低碳烯烃的双功能催化剂，其特征是，所述双功能催化剂包括组分I和组分Ⅱ，组分I为通过共沉淀法制备的金属氧化物，并通过溶剂热法处理金属氧化物使其具有更多的氧空位，所述组分I包括Zn、Cr的氧化物或者Zn、Cr、Al的氧化物或者Zn、Cr、Ce、Al的氧化物；所述的溶剂热法采用的溶剂为水、甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、乙腈的两种或者两种以上组成的混合溶液；组分Ⅱ为通过水热晶化法制备的具有CHA结构的SAPO-34分子筛，组分I和组分Ⅱ分别造粒后通过机械混合的方式复合到一起，组分I和组分Ⅱ的重量比为0.1-10。

2.根据权利要求1所述的用于合成气直接制低碳烯烃双功能催化剂，其特征是，所述组分I和组分Ⅱ重量比为0.2-5。

3.根据权利要求1所述的用于合成气直接制低碳烯烃的双功能催化剂，其特征是，所述组分I包括Zn、Cr的氧化物或者Zn、Cr、Al的氧化物或者Zn、Cr、Ce、Al的氧化物，Zn:Cr:Ce：Al摩尔比为(0.1～4.5):(0.05～2):(0～2):(0～2)。

4.根据权利要求1所述的用于合成气直接制低碳烯烃的双功能催化剂，其特征是，所述组分Ⅱ中的分子筛包括SiO₂和Al₂O₃；SiO₂与Al₂O₃的摩尔比为0.05-3。

5.根据权利要求1～4任一项所述的用于合成气直接制低碳烯烃双功能催化剂的制备方法，其特征是，包括：

通过共沉淀法制备复合金属氧化物；

将制备的复合金属氧化物在超声辅助下均匀分散于水热溶剂中；之后，将其转移至高压釜中进行溶剂热处理；待反应釜冷却至室温后，开釜、收集材料、洗涤，在100℃条件下干燥样品，制得组分I；将组分I和组分Ⅱ分别造粒后通过机械混合的方式复合到一起；所述组分Ⅱ为通过水热晶化法制备的具有CHA结构的SAPO-34分子筛。

6.根据权利要求5所述的用于合成气直接制低碳烯烃双功能催化剂的制备方法，其特征是，所述共沉淀法制备复合金属氧化物的具体方法为：

(1)混合盐溶液的配制：将摩尔比为(0.1～4.5):(0.05～2):(0～2):(0～2)Zn、Cr、Ce、Al金属元素的硝酸盐溶于去离子水中，配制成混合硝酸盐溶液；

(2)沉淀剂溶液的配制：将碳酸铵、碳酸氢铵、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水的一种或者几种溶解于水配制成沉淀剂溶液；

(3)共沉淀反应：将步骤(1)得到的混合盐溶液和步骤(2)得到的沉淀剂溶液采取并流滴加进行共沉淀反应，反应温度控制在40-90℃、沉淀溶液的pH值控制在7.5-9.0，反应后陈化2-5h，抽滤或者离心洗涤至中性，所得沉淀物置于110℃烘箱干燥10-16h，然后置于马弗炉中在空气氛围下300-500℃焙烧1-6h，制得金属氧化物。

7.根据权利要求5所述的用于合成气直接制低碳烯烃双功能催化剂的制备方法，其特征是，所述溶剂热处理的温度为160-200℃，处理时间为18-36h。

8.根据权利要求1-4任一所述的催化剂在合成气直接制低碳烯烃的反应中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征是，反应前，首先将所制备的催化剂在H₂气氛下进行还原，还原温度为200-500℃，还原时间为2-8h，然后进原料气，进行合成气直接制取低碳烯烃的反应，反应温度为300-600℃，反应压力为0.1-3MPa，原料气总体积空速为1000-10000h^-1，H₂与CO的摩尔比为0.5-3。