[发明专利]一种用于合成气制低碳醇的催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于合成气制低碳醇的催化剂，包括多元金属氧化物（Cu²⁺Co²⁺M²⁺）M³⁺，以及负载的Rh和碱金属助剂，其中M²⁺包括Mn²⁺、Zn²⁺、Mg²⁺、Ni²⁺、Ca ²⁺中的一种或几种，M³⁺包括Al³⁺、Fe³⁺、Ga³⁺、La³⁺、Cr³⁺中的一种或几种。本发明还提供一种用于合成气制低碳醇的催化剂的制备方法，包括：通过共沉淀方法制备类水滑石前体，并以此前体制备多元金属氧化物，再采用等体积浸渍方式将Rh及碱金属浸渍到多元金属氧化物上，干燥、焙烧后得到所需的催化剂。本发明的催化剂具有活性高，总醇选择性高，尤其乙醇在总醇中的质量百分比高等优点。

技术领域

本发明涉及一种用于合成气制低碳醇的催化剂及其制备方法和应用，属于催化化学技术领域。

背景技术

由合成气直接合成低碳混合醇，各国开发出了多种催化剂体系，其中具有代表性的有4类：①铑基催化剂，②改性甲醇催化剂,③改性费托合成催化剂,④钼基催化剂。铑基催化剂具有较好的低碳醇选择性，但是CO转化率较低；改性费托合成催化剂，CO转化率较高，但仍存有费托合成特征，低碳醇选择性不是很高，且催化剂的稳定性较差。开发高性能的合成气制低碳醇的催化剂仍是众多相关研究者面临的主要课题。

在合成气制低碳醇的改性费托催化剂研究中，由水滑石前体法制备的氧化物显示出良好的催化性能。层状双金属氢氧化物(英文全称Layered Double Hydroxides，简写LDHs)是水滑石和类水滑石化合物的统称，化学组成通式常写作：M²⁺和M³⁺分别代表主体层板上相应价态的金属阳离子，A^n-是层间阴离子，x是M²⁺/(M²⁺+M³⁺)摩尔比，m代表层间结合水的含量。LDHs是一种典型的阴离子型粘土矿物层状材料，高的比表面积、层间离子的可调控性及独特的片层-孔道结构使其成为催化研究的主要研究对象。在400～550℃区间焙烧，可形成比较稳定的双金属氧化物，简写为LDO，例如镁铝水滑石在此温度范围内的焙烧产物是Mg₃A1O₄(OH)。LDO仍可作为一类重要的催化剂和载体，它具有比其前驱体更大的比表面积。同时催化剂表面富含大量的碱性位点(羟基)，有利于乙醇合成反应的进行。但是，现有技术中合成气制低碳醇的催化剂催化活性及乙醇选择性均较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种用于合成气制低碳醇的催化剂及其制备方法和应用，旨在解决现有合成气制低碳醇催化活性及乙醇选择性均较低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于合成气制低碳醇的催化剂，包括多元金属氧化物(Cu²⁺Co²⁺M²⁺)M³⁺，以及负载的Rh和碱金属助剂，其中M²⁺包括Mn²⁺、Zn²⁺、Mg²⁺、Ni²⁺、Ca²⁺中的一种或几种，M³⁺包括Al³⁺、Fe³⁺、Ga³⁺、La³⁺、Cr³⁺中的一种或几种。

优选地，所述碱金属包括K、Na、Cs、Li中的一种或几种，所述碱金属的负载量为多元金属氧化物的0.01wt％～2wt％。

优选地，所述Rh的负载量为多元金属氧化物的0.01wt％～3wt％。