一种基于气相沉积法的整体式氧化铝负载铁催化剂制造技术

本发明专利技术属于催化与吸附材料与技术领域，涉及一种基于气相沉积法的整体式氧化铝负载铁催化剂，包括催化剂制备方法与产品特征。其中制备方法使用如下原料：铝源、第一添加物、第二添加物、酸溶液；使用整体式载体成型模具；使用两个密闭容器与一个敞开容器；包含以下步骤：步骤一、制备成型前体；步骤二、成型前体与成型模具的组装；步骤三、对成型前体施加压力；步骤四、成型块体的干燥与焙烧；步骤五、二茂铁在整体式载体上的沉积；步骤六、沉积后的第一段焙烧；步骤七、沉积后的第二段焙烧。完成步骤七后，所得的催化剂产品具有以下特征：整体式氧化铝负载铁催化剂比表面积较高、铁的质量百分比可达0.3~11 %；铁组分微观上高度分散。

Monolithic alumina supported iron catalyst based on vapor deposition method

The present invention belongs to the field of catalysis and adsorption materials and technology, and relates to an integral alumina supported iron catalyst based on vapor deposition method, which comprises a catalyst, a preparation method and a product characteristic. The preparation method is as follows: the use of raw materials, the first source of aluminum additives, second additives, acid solution; using monolithic molding; using two sealed container with an open container; includes the following steps: 1, preparation before forming assembly body; step two, molding precursor and molding steps; three, the pressure molding precursor; drying and baking steps, four blocks; step five, two ferrocene deposited on the monolithic carrier; step six, deposited after the first roasting; step seven, after the deposition of the second stage roasting. Complete steps seven, the catalyst has the following characteristics: Monolithic Alumina Supported Iron Catalyst specific surface area, the higher the quality of iron percentage can reach 0.3~11%; the iron component is highly dispersed on the micro.

【技术实现步骤摘要】
一种基于气相沉积法的整体式氧化铝负载铁催化剂
本专利技术属于催化与吸附材料与
，涉及一种基于气相沉积法的整体式氧化铝负载铁催化剂，具体地，涉及一种通过结合整体式氧化铝载体制备以及铁组分的气相沉积制备得到的负载型整体式铁催化剂，包括催化剂制备方法与产品特征。
技术介绍
在众多化工产品生产、能源物质生产以及环境保护过程中，催化反应工艺是整个工艺过程的核心部分，而催化反应工艺的核心问题是催化剂的性能。实际应用中，固体催化剂是最常见的催化剂使用形式，而固体催化剂从宏观形态上看可分为颗粒状或粉末状催化剂、整体式催化剂以及具有特定形状的催化剂。其中最常见的是颗粒状或粉末状催化剂。从催化剂催化活性组分（过渡金属组分最为常见）的存在形式上看，固体催化剂可分为负载型与非负载型催化剂。为了提高活性组分的利用效率，通常将固体催化剂做成负载型的。其中，承载活性组分的物质称为催化剂载体，或简称为载体；负载了催化活性组分之后的催化剂称为负载型催化剂。常见的高比表面积载体有活性炭、分子筛、多孔性氧化铝等。整体式催化剂与颗粒或粉末状催化剂形态差异明显，在实际使用中，整体式催化剂以一整个较大块体的形式出现，它与后者相比有一些明显的优点。例如，前者与后者相比，其催化剂填装与回收比较方便，大大降低操作成本，尤其是催化剂与产品的分离成本；用于固定床反应器中，前者往往具有较小的压降。负载型整体式催化剂是催化研究与应用中的一个热点。由于催化与吸附过程具有一定的相似性，多孔性物质负载活性组分也常用于吸附过程。相关产品可称为负载型吸附剂，其在能源生产、环境保护中也较常用。颗粒或粉末催化剂在合适条件下可以作为颗粒或粉末吸附剂使用；整体式催化剂可以作为整体式吸附剂使用。负载型铁催化剂是一种重要的工业催化剂，可用于费托-合成、烷烃的催化氧化、脱硝等化工生产与环保过程。相对于颗粒或粉末状铁催化剂而言，目前针对整体式负载型铁催化剂的制备方法还不多，尤其是整个块体都是铁催化剂的情形。例如L.Xu等人在文献(MaterialsResearchBulletin[J],2014,Vol.59,page254-260.)中报道了一种铁催化剂的气相沉积制备方法，该方法总体上比较简单、成本较低。然而该方法无法适用于整体式催化剂的制备。该方法的另一问题是使用N2作为载气，载气不可避免地将铁的前驱体带出制备装置，虽然避免了废液的处理，却引入了废气处理环节。专利CN105148914A公开的一种Fe2O3/Al2O3/堇青石催化剂及其制备方法，得到可用于脱硝的整体式催化剂。该催化剂制备包含使用铝溶胶涂在堇青石表面上的步骤。尽管该专利技术没有相关比表面积的具体信息，但是由于堇青石比表面积较低，因此整个催化剂比表面积将受到较大限制。对于负载型催化剂而言，活性组分的分散度对于催化活性至关重要；从X-射线衍射、脉冲吸收、透射电子显微镜等表征手段可以获得相关信息。从上述专利技术，读者得知相关铁组分的分散情况。显然，对于整体式负载铁催化剂的制备而言，本领域还存在这改进制备方法的技术需求，尤其是制备高比表面积、高铁组分分散度、低成本操作的工艺方法的需求。
技术实现思路
为了克服现有技术所存在的问题，本专利技术提供一种基于气相沉积法的整体式氧化铝负载铁催化剂，包括制备方法与产品特征；其制备过程的技术路线是，先通过压缩成型-程序焙烧的工艺组合制备整体式氧化铝载体，而后通过气相沉积-两部焙烧的组合制备整体式氧化铝负载铁催化剂。该方法可以高比表面积、微观上具备纳米级孔道、活性组分铁组分微观上高度分散的整体式氧化铝负载铁催化剂；同时该制备方法无须昂贵设备、原料来源简单、环境较友好、操作安全、成本较低。实现上述技术路线的具体技术方案是：一种基于气相沉积法的整体式氧化铝负载铁催化剂，包括整体式氧化铝负载铁催化剂制备方法与整体式氧化铝负载铁催化剂产品特征；其中整体式氧化铝负载铁催化剂制备方法使用如下原料：铝源：是氢氧化铝、拟薄水铝石中的一种，或者上述两种物质任意比例的混合物；第一添加物：是田菁粉、田菁胶、瓜尔胶、阳离子瓜尔胶、海藻酸钠中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；第二添加物：是乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、聚乙烯醇、葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、纤维二糖、颗粒度小于60目的炭黑、颗粒度小于60目的水溶性淀粉中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；酸溶液：一种水溶液，含有硝酸、硫酸、盐酸、醋酸、草酸、磷酸、柠檬酸、马来酸、酒石酸中的一种或者多种物质，水溶液的pH值在0.0~4.0的范围内。上述整体式氧化铝负载铁催化剂制备方法，使用整体式载体成型模具；该成型模具包括模具第一零件，模具第二零件与模具第三零件；模具第一零件包含一个圆柱形空腔；模具第二零件包含模具第二零件挤压部分与模具第二零件承压部分；模具第二零件挤压部分的几何形状为圆柱体，其具有一个挤压面，该挤压面的几何形状为圆形；模具第二零件承压部分具有一个承压面；模具第三零件包含模具第三零件挤压部分与模具第三零件承压部分；模具第三零件挤压部分的几何形状为圆柱体，其具有一个挤压面，该挤压面的几何形状为圆形；模具第三零件承压部分具有一个承压面；模具第二零件挤压部分的挤压面与模具第三零件挤压部分的挤压面可从模具第一零件所包含的圆柱形空腔的轴向放入。上述整体式氧化铝负载铁催化剂制备方法，使用两个密闭容器，分别称为第一密闭容器与第二密闭容器；这两个密闭容器的特征都是，可以敞开将其它物体放入后密闭，是放入物体局限于容器内；使用一个敞开容器，称为第一敞开容器。上述整体式氧化铝负载铁催化剂制备方法，通过使用上述原料以及主要装置，其制备过程包含以下步骤：步骤一、制备成型前体；步骤二、成型前体与成型模具的组装；步骤三、对成型前体施加压力；步骤四、成型块体的干燥与焙烧；步骤五、二茂铁在整体式载体上的沉积；步骤六、沉积后的第一段焙烧；步骤七、沉积后的第二段焙烧。上述七个步骤的具体方法如下：步骤一、制备成型前体；具体方法如下：取一定质量的铝源、第一添加物、第二添加物，其中第一添加物的质量是铝源质量的0.01~0.1倍，第二添加物的质量是铝源质量的0~0.2倍；三种物质均匀混合，得到混合粉末；而后将酸溶液缓慢倒入混合粉末，形成面团状混合物，其中酸溶液的质量是铝源质量的0.5~1.3倍；通过手或者挤条机对面团状混合物进行混捏，使得其中的铝源、第一添加物、第二添加物、酸溶液进一步均匀混合，形成一个泥坯，泥坯上没有明显的液滴形成；由上述混合物混捏得到的泥坯称为成型前体。步骤二、成型前体与成型模具的组装；具体方法如下：将成型前体填装于整体式载体成型模具的模具第一零件所包含的圆柱形空腔内，成型前体的质量在2~400g范围内；将模具第二零件挤压部分与模具第三零件挤压部分分别从模具第一零件所包含的圆柱形空腔的两侧放入；填装成型前体所需材料与放置模具第二零件或模具第三零件的顺序不限；当模具第二零件挤压部分的挤压面、模具第三零件挤压部分的挤压面与模具第一零件所包含的圆柱形空腔内壁共同形成一个密闭腔体，并将上述成型前体封在该密闭腔体中，完成填装步骤。步骤三、对成型前体施加压力；具体方法如下：将组装好的成型前体与整体式载体成型模具组合放在一台液压机上，模具第二零件的承压面与模具第三零件的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于气相沉积法的整体式氧化铝负载铁催化剂，包括整体式氧化铝负载铁催化剂制备方法与整体式氧化铝负载铁催化剂产品特征，其特征在于，其中整体式氧化铝负载铁催化剂制备方法使用如下原料：铝源：是氢氧化铝、拟薄水铝石中的一种，或者上述两种物质任意比例的混合物；第一添加物：是田菁粉、田菁胶、瓜尔胶、阳离子瓜尔胶、海藻酸钠中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；第二添加物：是乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、聚乙烯醇、葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、纤维二糖、颗粒度小于60目的炭黑、颗粒度小于60目的水溶性淀粉中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；酸溶液：一种水溶液，含有硝酸、硫酸、盐酸、醋酸、草酸、磷酸、柠檬酸、马来酸、酒石酸中的一种或者多种物质，水溶液的pH值在0.0 ~ 4.0的范围内；上述整体式氧化铝负载铁催化剂制备方法，使用整体式载体成型模具；该成型模具包括模具第一零件，模具第二零件与模具第三零件；模具第一零件包含一个圆柱形空腔；模具第二零件包含模具第二零件挤压部分与模具第二零件承压部分；模具第二零件挤压部分的几何形状为圆柱体，其具有一个挤压面，该挤压面的几何形状为圆形；模具第二零件承压部分具有一个承压面；模具第三零件包含模具第三零件挤压部分与模具第三零件承压部分；模具第三零件挤压部分的几何形状为圆柱体，其具有一个挤压面，该挤压面的几何形状为圆形；模具第三零件承压部分具有一个承压面；模具第二零件挤压部分的挤压面与模具第三零件挤压部分的挤压面可从模具第一零件所包含的圆柱形空腔的轴向放入；上述整体式氧化铝负载铁催化剂制备方法，使用两个密闭容器，分别称为第一密闭容器与第二密闭容器；这两个密闭容器的特征都是，可以敞开将其它物体放入后密闭，是放入物体局限于容器内；使用一个敞开容器，称为第一敞开容器；上述整体式氧化铝负载铁催化剂制备方法，通过使用上述原料以及主要装置，其制备过程包含以下步骤：步骤一、制备成型前体；步骤二、成型前体与成型模具的组装；步骤三、对成型前体施加压力；步骤四、成型块体的干燥与焙烧；步骤五、二茂铁在整体式载体上的沉积；步骤六、沉积后的第一段焙烧；步骤七、沉积后的第二段焙烧。...

【技术特征摘要】
1.一种基于气相沉积法的整体式氧化铝负载铁催化剂，包括整体式氧化铝负载铁催化剂制备方法与整体式氧化铝负载铁催化剂产品特征，其特征在于，其中整体式氧化铝负载铁催化剂制备方法使用如下原料：铝源：是氢氧化铝、拟薄水铝石中的一种，或者上述两种物质任意比例的混合物；第一添加物：是田菁粉、田菁胶、瓜尔胶、阳离子瓜尔胶、海藻酸钠中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；第二添加物：是乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、聚乙烯醇、葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、纤维二糖、颗粒度小于60目的炭黑、颗粒度小于60目的水溶性淀粉中的一种，或者上述物质任意比例的混合物；酸溶液：一种水溶液，含有硝酸、硫酸、盐酸、醋酸、草酸、磷酸、柠檬酸、马来酸、酒石酸中的一种或者多种物质，水溶液的pH值在0.0~4.0的范围内；上述整体式氧化铝负载铁催化剂制备方法，使用整体式载体成型模具；该成型模具包括模具第一零件，模具第二零件与模具第三零件；模具第一零件包含一个圆柱形空腔；模具第二零件包含模具第二零件挤压部分与模具第二零件承压部分；模具第二零件挤压部分的几何形状为圆柱体，其具有一个挤压面，该挤压面的几何形状为圆形；模具第二零件承压部分具有一个承压面；模具第三零件包含模具第三零件挤压部分与模具第三零件承压部分；模具第三零件挤压部分的几何形状为圆柱体，其具有一个挤压面，该挤压面的几何形状为圆形；模具第三零件承压部分具有一个承压面；模具第二零件挤压部分的挤压面与模具第三零件挤压部分的挤压面可从模具第一零件所包含的圆柱形空腔的轴向放入；上述整体式氧化铝负载铁催化剂制备方法，使用两个密闭容器，分别称为第一密闭容器与第二密闭容器；这两个密闭容器的特征都是，可以敞开将其它物体放入后密闭，是放入物体局限于容器内；使用一个敞开容器，称为第一敞开容器；上述整体式氧化铝负载铁催化剂制备方法，通过使用上述原料以及主要装置，其制备过程包含以下步骤：步骤一、制备成型前体；步骤二、成型前体与成型模具的组装；步骤三、对成型前体施加压力；步骤四、成型块体的干燥与焙烧；步骤五、二茂铁在整体式载体上的沉积；步骤六、沉积后的第一段焙烧；步骤七、沉积后的第二段焙烧。2.根据权利要求1所述的基于气相沉积法的整体式氧化铝负载铁催化剂，其特征在于，其制备方法的步骤一的具体方法如下：取一定质量的铝源、第一添加物、第二添加物，其中第一添加物的质量是铝源质量的0.01~0.1倍，第二添加物的质量是铝源质量的0~0.2倍；三种物质均匀混合，得到混合粉末；而后将酸溶液缓慢倒入混合粉末，形成面团状混合物，其中酸溶液的质量是铝源质量的0.5~1.3倍；通过手或者挤条机对面团状混合物进行混捏，使得其中的铝源、第一添加物、第二添加物、酸溶液进一步均匀混合，形成一个泥坯，泥坯上没有明显的液滴形成；由上述混合物混捏得到的泥坯称为成型前体。3.根据权利要求1所述的基于气相沉积法的整体式氧化铝负载铁催化剂，其特征在于，其制备方法的步骤二的具体方法如下：将成型前体填装于整体式载体成型模具的模具第一零件所包含的圆柱形空腔内，成型前体的质量在2~400g范围内；将模具第二零件挤压部分与模具第三零件挤压部分分别从模具第一零件所包含的圆柱形空腔的两侧放入；填装成型前体所需材料与放置模具第二零件或模具第三零件的顺序不限；当模具第二零件挤压部分的挤压面、模具第三零件挤压部分的挤压面与模具第一零件所包含的圆柱形空腔内壁共同形成一个密闭腔体，并将上述成型前体封在该密闭腔体中，完成填装步骤。4.根据权利要求1所述的基于气相沉积法的整体式氧化铝负载铁催化剂，其特征在于，其制备方法的步骤三的具体方法如下：将组装好的成型前体与整体式载体成型模具组合放在一台液压机上，模具第二零件的承压面与模具第三零件的承压面与液压机的施加压力部件接触，使得液压机所施加的压力可以作用于上述两个承压面；施加的压力大小在0.1~5MPa范围内...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：平潭自贸区金瑜环保材料有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35