[发明专利]一种超疏水过渡金属材料/泡沫铁镍合金结构化催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明属于催化材料制备技术领域，公开了一种超疏水过渡金属材料/泡沫铁镍合金结构化催化剂的制备方法及其应用。所述方法包括：(1)将泡沫铁镍合金先后置于无水乙醇溶液、盐酸溶液、去离子水中超声清洗；(2)将单一金属盐或混合金属盐与六亚甲基四胺溶于去离子水中，溶解完全得水热反应溶液；(3)将泡沫铁镍合金与水热反应溶液同时转入水热釜中反应，反应结束后降温至室温，取出泡沫铁镍烘干；(4)将所得泡沫铁镍合金浸泡于硬脂酸乙醇溶液中后取出烘干。该方法通过将泡沫铁镍合金为载体的结构化催化剂和表面疏水改性技术结合获得超疏水过渡金属材料/泡沫铁镍合金结构化催化剂。

技术领域

本发明涉及催化材料制备技术领域，具体是涉及一种超疏水过渡金属材料/泡沫铁镍合金结构化催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

结构化催化剂是将活性物质负载在构件化载体上的一种新型催化剂，构件化载体有金属基载体、陶瓷载体等，其表面具有独特的孔道结构，会大大降低反应系统的压降。在进行气、液、固三相反应时，来自不同方向的气泡会将液滴分开，一部分未被分开的液滴形成液膜覆盖在孔道上，大大增加了气液两相的接触面积，使得气体更易透过液膜到达催化剂活性位表面。在液滴内部会观察到再循环流动，这种现象的环流会加快气体从气泡的顶端向催化剂表面的传递。因此，结构化催化剂具有优异的传热和传质效率，在多相催化加氢领域具有广泛的应用。

泡沫金属是常用的构件化金属基载体，具有低压投入孔、三维全贯通网孔结构、通孔性高、比表面积大、抗热冲击、抗压等优异的特点。此外，泡沫金属载体良好的热传导性质使其优于陶瓷载体，因而备受研究者的关注。传统的金属泡沫有单一泡沫金属如泡沫铁、泡沫镍、泡沫铜以及泡沫合金如泡沫铁镍。Wang等人(B.Wang,J.Sun,M.Abbas,et al.,ANovel Hydrothermal Approach for the Synthesis of Flower-Like Fe₂O₃/Fe FoamNanocrystals and Their Superior Performance in Fisher–Tropsch Synthesis.Catalysis Letters,2017,147:1153-1161)采用水热合成法制备Fe₂O₃/泡沫铁基结构化费托合成催化剂，实验过程中由于反应原料氯化铁的存在导致泡沫铁基材发生部分溶解，机械稳定性下降。同时，制备的Fe₂O₃/泡沫铁基催化剂表面是亲水的，在催化反应过程中不能有效调控与水有关的副反应，使得产物选择性中二氧化碳选择性过高。专利申请202110167815.9中采用水热合成法结合精密气氛热处理技术实现泡沫铁基材的表面疏水化，并用于含油废水处理中。然而该方法具有局限性，精密气氛热处理原位生成烃类化合物和有机含氧化合物疏水层技术只适用于具有费托合成反应活性的铁基和钴基金属材料(该专利申请中为铁基材料)，并且泡沫铁基材不耐酸碱腐蚀，化学稳定性差。