[发明专利]一种多孔碳基催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于生物质能源利用技术领域，特别涉及一种多孔碳基催化剂及其制备方法和应用。所述催化剂以糠醛渣基多孔碳为载体，所述载体的比表面积为800‑1500m²/g。本发明以糠醛渣为原料，通过直接活化碳化法制备多孔碳，进而以此为载体制备催化剂用以合成气制备低碳烯烃的反应。以糠醛渣为原料既能解决糠醛生产过程中大量废渣堆积造成的环境污染，同时也能增加糠醛渣的经济附加值，达到了清洁生产、循环利用的目的。

技术领域

本发明属于生物质能源利用技术领域，特别涉及一种多孔碳基催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

糠醛渣是玉米芯分解过程中产生的废渣，糠醛渣作为生物质水解过程中产生的废弃物盐分含量高、呈酸性，大量堆积会对大气、土壤、河流产生污染。糠醛渣作为一种生物质类废弃物含有大量的纤维素、半纤维素、木质素，具有良好的再利用价值。

从合成气制取低碳烯烃是C1化学化工领域中一个非常有挑战性的研究方向,催化剂是合成气制低碳烯烃的重要影响因素，铁基催化剂是目前研究较多的合成气制烯烃催化剂，但是该类催化剂使用过程中易磨损，且容易团聚失活，因此需加入载体以改进催化剂的稳定性，同时提高金属活性组分的分散度。炭材料凭借超大的比表面积以及与活性相较弱的相互作用作为催化剂载体受到广泛的关注。其中，炭纤维、活性炭、石墨炭等都可以作为载体用以合成气制低碳烯烃反应。CN201711325886.7提供了一种用于合成气制低碳烯烃催化剂及其制备方法，催化剂载体为石油焦基活性炭；CN201711087127.1公开了一种用于合成气制低碳烯烃的催化剂，催化剂以活性炭为载体。如何实现糠醛渣的充分利用并开拓新的应用途径成为生物质领域研究的热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种多孔碳基催化剂，以糠醛渣为原料，通过活化碳化，制备多孔碳材料，并以制备的多孔碳做载体制备催化剂用以合成气制低碳烯烃的反应，实现糠醛渣综合高效利用。

本发明采用的技术方案如下：

一种多孔碳基催化剂，所述催化剂以糠醛渣基多孔碳为载体，所述载体的比表面积为800-1500m²/g。

所述糠醛渣基多孔碳通过下法获得：将糠醛渣进行活化，之后进行干燥、碳化、酸洗后进行后处理获得所述糠醛渣基多孔碳。

进一步，所述催化剂的质量百分组成为：活性组分10-70％，助剂10-45％，其余为载体。

优选的，所述活性组分为Fe，助剂为Zr、La、Ce、Mn中的一种或一种以上的组合。

本发明进一步提供了一种所述多孔碳基催化剂的制备方法，优选但不限于按照下法进行：以糠醛渣为原料，将糠醛渣进行活化，之后进行干燥、碳化、酸洗后进行后处理获得糠醛渣基多孔碳载体；在载体上负载活性组分、助剂后获得所述催化剂。

具体的，所述多孔碳基催化剂的制备方法包括下述步骤：

(1)制备载体：将糠醛渣洗涤、干燥；将干燥的糠醛渣在活化剂的水溶液中活化处理，然后取出干燥；将干燥后的产物在惰性气体氛围下高温碳化，将碳化后的产物用酸洗涤，再用水洗涤直到中性，将洗涤后的产物干燥得到糠醛渣基多孔碳载体；

(2)浸渍活性组分：采用真空浸渍法用溶有活性组分和助剂的硝酸盐的混合溶液浸渍前述糠醛渣基多孔碳载体，经过干燥、焙烧获得催化剂。

进一步，活化时，将干燥的糠醛渣在活化剂的溶液中浸泡5-15小时，糠醛渣与活化剂的质量比为0.5-2:1。活化剂溶液中水的量无严格要求，只要溶液将糠醛渣浸没即可。

再进一步，所述干燥为于70-80℃干燥4-6小时；将干燥后的产物在惰性气体氛围下600-900℃碳化，将碳化后的产物用酸洗涤，所述后处理为将酸洗后的产物洗涤至中性，之后70-80℃干燥4-6小时。

酸洗时具体可采用2mol/L的盐酸洗涤3-4次。