[发明专利]一种多价态异质结铁基催化剂及其应用

说明书

本发明提供一种多价态异质结铁基催化剂及其应用，属于催化剂制备技术领域。所述多价态异质结铁基催化剂由以下质量份数的各组份组成：60~75份磁铁矿石粉作催化剂、15~20份纳米镁粉作还原剂、5~10份草木灰作加氢助剂、5~10份石英粉作助磨剂。该催化剂的原料成本低、制备方法简单、使用条件温和。使用时，经过一定浓度的氢气进行预活化，可以显著提高低碳烯烃的选择性和二氧化碳的转化率。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，涉及一种铁基催化剂，具体涉及一种多价态异质结铁基催化剂及其应用。

背景技术

随着二氧化碳含量的不断升高，全球温室效应愈加显著。将二氧化碳加氢精制生产低碳烯烃等高质量化工产品，不仅可以减少二氧化碳排放，也为化工行业的可持续发展提供方案。由于二氧化碳直接加氢制低碳烯烃能垒较高，且低碳烯烃选择性差，副产品甲烷、一氧化碳等附加值低，经济效益差，需采用高效的催化剂。现有二氧化碳加氢制低碳烯烃一般采用逆水煤气变换结合费托合成路线（RWGS+FTS）和甲醇路线两种方案，所对应的催化剂分别为铁基催化剂和金属氧化物/沸石复合催化剂。但是，使用铁基催化剂时，产物中低碳烯烃的选择性差（＜58%）。虽然金属氧化物/沸石复合催化剂（如ZnO-ZrO2/SAPO-34）的低碳烯烃的选择性高（~80%），但二氧化碳转化率低（＜20%）。目前二氧化碳加氢催化剂普遍寿命短，对操作及设备要求高，能耗大，成本高。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明的目的一在于提供一种多价态异质结铁基催化剂，目的二在于提供所述多价态异质结铁基催化剂在二氧化碳加氢制备低碳烯烃方面的应用。本发明所述多价态异质结铁基催化剂原料成本低，制备方法简单，能显著提高低碳烯烃选择性以及二氧化碳转化率。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案如下：

一种多价态异质结铁基催化剂，包括以下质量份数的各组份：60~75份磁铁矿石粉、15~20份纳米镁粉、5~10份草木灰和5~10份石英粉；

所述多价态异质结铁基催化剂采用以下步骤制备而成：

1）在球磨罐中依次加入以下质量份数的物料：磁铁矿石粉60~75份、纳米镁粉15~20份、草木灰5~10份、石英粉5~10份，球磨罐中的磨球与物料的质量比为55:1~30:1；用氢气置换球磨罐中的空气，待球磨罐中的空气完全被氢气替代后，将球磨罐置于球磨机上球磨3~5小时，得粉体；

2）将步骤 1）得到的粉体置于压片机中进行冷压成型，冷压压强为250~300 MPa，破碎造粒后制得多价态异质结铁基催化剂。

作为对上述方案的进一步优化，所述磁铁矿石粉的粒度为200目以下。

作为对上述方案的进一步优化，所述镁粉的粒度为100 nm以下。

作为对上述方案的进一步优化，步骤 1）中的球磨气氛为氢气，球磨机的主轴转速为500~600 rpm。

作为对上述方案的进一步优化，步骤 2）中制得的多价态异质结铁基催化剂的粒径为 0.5~1 mm。

本发明另外还提供所述多价态异质结铁基催化剂在二氧化碳加氢制备低碳烯烃方面的应用。

本发明的有益效果主要表现如下：