[发明专利]金属有机骨架材料在费托合成反应中的应用以及费托合成的方法

说明书

本发明涉及费托合成技术领域，公开了一种金属有机骨架材料在费托合成反应中的应用以及费托合成的方法，所述金属有机骨架材料选自MIL‑101(Fe)、MIL‑53(Fe)、ZIF‑100(Co)和ZIF‑67(Co)中的至少一种。本发明以金属有机骨架材料为催化剂用于费托合成反应，能够显著提高CO的转化率和C₅⁺选择性，降低CH₄选择性。

技术领域

本发明涉及费托合成技术领域，公开了一种金属有机骨架材料在费托合成反应中的应用以及费托合成的方法。

背景技术

费托(F-T)合成是用于合成液体燃料的催化性方法。该反应是在催化剂作用下，合成气中的氢气和一氧化碳反应生成有价值的烃类产物，反应为放热反应。通常根据原料的不同，可将费托合成分为3类，煤炭为原料的煤制油路线(Coal-to-liquids，CTL)，天然气为原料的天然气制油路线(Gas-to-liquids，GTL)，生物质为原料的生物质制油路线(Biomass-to-liquids，BTL)。费托合成技术对于富煤少油的中国具有重要的战略意义，而高效催化剂的研发是费托合成实现工业化的首要条件。

费托合成催化剂的比表面积、热稳定性、机械强度等对提高催化活性和改善产物的选择性具有重要影响。目前费托合成催化剂的活性组分以过渡金属Fe、Co、Ni、Ru等较为理想，活性较高。但由于贵金属Ru价格昂贵，限制了其广泛使用，仅用于基础研究；而Ni基催化剂由于加氢能力太强易于生成甲烷，应用也受到限制；Fe基和Co基催化剂在工业生产中应用较多，但Fe基和Co基催化剂的制备工艺复杂。

因此，探索具有高活性和高稳定性的催化剂作为费托合成催化剂具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有费托合成催化剂存在的成本高、应用受限、制备工艺复杂等问题，提供一种金属有机骨架材料在费托合成反应中的应用以及费托合成的方法，通过以金属有机骨架材料为催化剂用于费托合成反应，具有较高的活性和C₅⁺选择性。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种金属有机骨架材料在费托合成反应中的应用，所述金属有机骨架材料选自MIL-101(Fe)、MIL-53(Fe)、ZIF-100(Co)和ZIF-67(Co)中的至少一种。

本发明第二方面提供一种费托合成的方法，该方法包括：在催化剂存在下，将含有CO和H₂的原料气进行费托合成反应，所述催化剂为金属有机骨架材料。

通过上述技术方案，本发明以金属有机骨架材料为催化剂用于费托合成反应，能够显著提高CO的转化率和C₅⁺选择性，降低CH₄选择性。例如本发明实施例1通过采用质量比为1：1.2的ZIF-100(Co)和ZIF-67(Co)为催化剂，使得CO转化率为92％、CH₄选择性为8％、C₅⁺选择性为86％；而对比例1通过采用传统的Co-Al₂O₃为催化剂，CO转化率仅为80％、CH₄选择性仅为12％、C₅⁺选择性仅为73％。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

如前所述，本发明第一方面提供一种金属有机骨架材料在费托合成反应中的应用，所述金属有机骨架材料选自MIL-101(Fe)、MIL-53(Fe)、ZIF-100(Co)和ZIF-67(Co)中的至少一种。