一种催化剂及其制备方法以及应用技术

本发明专利技术涉及化工技术领域，特别涉及一种催化剂及其制备方法及其应用，本发明专利技术提供的一种催化剂的制备方法，包括：提供第一铝源和第二铝源，并利用所述第一铝源和第二铝源制备获得第一铝溶胶和第二铝溶胶；提供铜源及锌源，并将铜源及锌源醇解后与第一铝溶胶混合，以获得含有铝、铜、锌组分的溶胶A；将所述溶胶A和第二铝溶胶进行老化和混合以获得前驱体；所述前驱体经过热处理后获得所需的催化剂。本发明专利技术的催化剂的制备方法简单，成本低，用于制备乙醇时，可获得在总醇中分布较高的乙醇，应用在浆态床合成气制备乙醇中，不仅降低了成本，而且提高了总醇分布中乙醇的选择性且催化活性较好。

Catalyst, preparation method and application thereof

The invention relates to the technical field of chemical industry, in particular relates to a catalyst and its preparation method and application thereof, including the method of preparing a catalyst provided by the invention of the first and second source: aluminum and aluminum source, using the first source of aluminum and second aluminum source preparation won the first aluminum sol and second aluminum sol; provide sources of copper and zinc source, and the sources of copper and zinc source is mixed with the first alcoholysis of aluminum sol, in order to obtain the A sol containing aluminum, copper and zinc component; the sol A and second aluminum sol aging and mixing to obtain the precursor; the precursor after heat treatment to obtain catalyst required. The preparation method of the catalyst of the invention is simple, low cost, for the production of ethanol, can obtain higher distribution in total alcohol ethanol used in synthesis gas in slurry bed by ethanol, not only reduces the cost, but also improve the total distribution of alcohol ethanol in selectivity and catalytic activity is better.

【技术实现步骤摘要】
一种催化剂及其制备方法以及应用
本专利技术涉及催化化学领域，特别涉及一种催化剂及其制备方法以及应用。
技术介绍
目前，乙醇广泛应用于食品、医药、化工、燃料等行业，其制备方法一般是采用粮食发酵法、乙烯水合法、煤基合成气制备等。而粮食发酵法存在与人争粮的问题，乙烯水合法仍然是以石油为原料，基于我国的能源现状是富煤少油，因此乙烯水合法制备乙醇的发展得到了限制。目前认为，煤基合成气制备乙醇具有明显的优势和工业应用前景。煤基合成气制备乙醇的催化剂现在多采用贵金属催化剂、钼基催化剂及改性费托合成的催化剂等，其中，贵金属催化剂价格昂贵，钼基催化剂和改性费托合成的催化剂均存在合成条件苛刻或者烃类选择性高等诸多问题。另，在一些催化剂制备乙醇的过程中，为提高乙醇的获得率，会选择额外添加助剂来制备催化性能更好的催化剂。但加入助剂不仅增加了催化剂的成本，同时也延长了催化剂的制备周期以及导致制备工艺更加复杂。
技术实现思路
为克服现有的技术难题，本专利技术提供了一种工艺简单而且乙醇获得率较高的催化剂及其制备方法以及应用。本专利技术为解决上述技术问题提供的一个方案是提供一种催化剂的制备方法，包括：提供第一铝源和第二铝源，并利用所述第一铝源和第二铝源制备获得第一铝溶胶和第二铝溶胶；提供铜源及锌源，并将铜源及锌源醇解后与第一铝溶胶混合，以获得含有铝、铜、锌组分的溶胶A；将所述溶胶A和第二铝溶胶进行老化和混合以获得前驱体；所述前驱体经过热处理后获得所需的催化剂。优选地，所述第一铝源和/或所述第二铝源先醇解后水解以获得第一铝溶胶和第二铝溶胶。优选地，用于第一铝源和/或第二铝源醇解的醇溶液为乙醇、乙二醇和异丙醇的混合溶液，且乙醇：乙二醇：异丙醇的体积比为(2-40)：(3-50)：(2-30)。优选地，所述第一铝源与第二铝源中铝的摩尔数之比为(0.2-3)：(0.02-3)。优选地，所述溶胶A中铝、铜及锌的摩尔数之比为(0.2-3)：(1-6)：(1-5)。优选地，所述热处理是在150-400℃的条件下将所述前驱体加热3-10h。优选地，所述第一铝源或第二铝源为硝酸铝、硫酸铝、氯化铝、硫酸铝铵、硅酸铝、铝酸钠、异丙醇铝、拟薄水铝石、氧化铝、氢氧化铝中的一种或者几种的组合，所述第一铝源和第二铝源相同或者不同。本专利技术为解决上述技术问题提供的一个方案是提供一种催化剂，所述催化剂采用上述催化剂的制备方法制得。优选地，所述催化剂包括纳米管体和基体，所述纳米管体贯穿所述基体。本专利技术为解决上述技术问题提供的一个方案是提供一种催化剂的应用，所述催化剂采用上述催化剂的制备方法制得，并用于浆态床合成气制备乙醇。与现有技术相比，本专利技术提供的催化剂的制备方法具有以下优点：(1)不需要任何助剂，简化了所述催化剂的制备工艺，降低了制备成本，本专利技术制备获得的第二铝溶胶可改善催化剂的结构和性能，起到催化助剂的作用，可促进CO解离吸附和碳链增长，因此可提高原料的转化效率，从而可获得催化活性更好的催化剂，而且利用该催化剂制备乙醇时，乙醇获得率较高。(2)所述第一铝源和/或所述第二铝源先醇解后水解以获得第一铝溶胶和第二铝溶胶。可利于制备获得结构和性能较好的催化剂，以提高乙醇的获得率。(3)用于第一铝源和/或第二铝源醇解的醇溶液为乙醇、乙二醇和异丙醇的混合溶液，且乙醇：乙二醇：异丙醇的体积比为(2-40)：(3-50)：(2-30)，可利于促进催化剂在制备过程中各组成成分的相互作用，并提供较好的醇解环境，而且乙二醇具有还原性且可以与金属形成络合物，以调节催化剂的结构。(4)所述第一铝源与第二铝源中铝的摩尔数比为(0.2-3)：(0.02-3)，在该摩尔数比值下，可减少大量烃和长链醇的生成，且避免生成甲醇，从而可利于在该催化剂的催化下，获得更多的乙醇。(5)所述溶胶A中铝、铜及锌的摩尔数之比为(0.2-3)：(1-6)：(1-5)，以获得结构和性能较好的溶胶A，从而利于获得催化性能更好的催化剂。(6)所述热处理为将所述前驱体升温至150-400℃并加热3-10h，使催化剂的结构稳定，且不影响催化剂的结构和性能。与现有技术相比，本专利技术提供的催化剂采用上述催化剂的制备方法获得，具有原料转化率高，催化效率较好的优点。与现有技术相比，本专利技术提供的催化剂的应用用于浆态床合成气制备乙醇，可降低制备的成本，在与现有技术同体积的CO气体的条件下，制备获得的乙醇更多，即CO的转化率更高，因此提高了制备乙醇的效率。【附图说明】图1是本专利技术中催化剂的制备方法的流程示意图。图2是本专利技术中催化剂的微观透射电镜示意图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图1，本专利技术的第一实施例提供了一种催化剂的制备方法，包括：步骤S1：提供第一铝源和第二铝源，并利用所述第一铝源和第二铝源制备获得第一铝溶胶和第二铝溶胶；步骤S2：提供铜源及锌源，并将铜源及锌源醇解后与第一铝溶胶混合，以获得含有铝、铜、锌组分的溶胶A；步骤S3：将所述溶胶A和第二铝溶胶进行老化和混合以获得前驱体；步骤S4：所述前驱体经过热处理后获得所需的催化剂。在本专利技术的步骤S1中，所述第一铝源或者第二铝源可选用但不限于：硝酸铝、硫酸铝、氯化铝、硫酸铝铵、硅酸铝、铝酸钠、异丙醇铝、拟薄水铝石、氧化铝、氢氧化铝中的一种或者几种的组合，所述第一铝源和第二铝源可选用相同也可选用不同。在本专利技术的一些实施例中，利用所述第一铝源和第二铝源制备获得第一铝溶胶和第二铝溶胶，所述第一铝源和第二铝源均为铝源，并不存在实质的区别，仅为了区分第一铝溶胶和第二铝溶胶。所述第一铝溶胶和第二铝溶胶在作用上存在区别，制备方法和材料选用上可以是一样，也可以是不一样，第一铝溶胶的作用是与前述铜锌醇溶液混合并形成溶胶A，而第二铝溶胶的作用是可替代现有助剂用来改善催化剂的结构以及性能。具体地，当铝源相同，且制备方法相同时，可以是将铝源制备成铝溶胶然后分为两部分，一部分用作第一铝溶胶制备溶胶A，一部分用作第二铝溶胶改善催化剂的结构和性能。利用所述第一铝源制备获得第一铝溶胶的方法具体是：将第一铝源进行醇解，然后进行水解。具体地，先提供第一醇溶液，所述第一醇溶液可以是直接购买，也可以是配制获得，将第一铝源溶解在第一醇溶液中进行醇解，然后在醇解后溶液中加水和表面活性剂进行水解，以获得稳定的第一铝溶胶。为了使第一铝源在第一醇溶液中醇解彻底，醇解时间为1-5h。所述第一醇溶液选用乙醇、乙二醇及异丙醇中的一种或者几种的组合，由于适量的乙二醇可利于制备过程中各组成成分的相互作用，而且乙二醇具有还原性，有利于在反应中起到还原作用以还原较易还原的金属氧化物，利于制备的进行，为了提供较好的醇解环境，使醇解更加完全且减少副产物的生成，选用乙醇、乙二醇及异丙醇的混合溶液，优选乙醇：乙二醇：异丙醇的体积比为(2-40)：(3-50)：(2-30)。为了更利于第一铝溶胶呈溶胶状，优选在水解的过程中或者水解后加入胶凝剂并调节PH值。所述胶凝剂选用但不限于：硝酸、柠檬酸、苹果酸、己二胺、三乙胺或者氨水中的一种。胶凝剂一般为酸性或者碱性，而在不同的PH值条件下，获得的溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种催化剂的制备方法，其特征在于：其包括：提供第一铝源和第二铝源，并利用所述第一铝源和第二铝源制备获得第一铝溶胶和第二铝溶胶；提供铜源及锌源，并将铜源及锌源醇解后与第一铝溶胶混合，以获得含有铝、铜、锌组分的溶胶A；将所述溶胶A和第二铝溶胶进行老化和混合以获得前驱体；所述前驱体经过热处理后获得所需的催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种催化剂的制备方法，其特征在于：其包括：提供第一铝源和第二铝源，并利用所述第一铝源和第二铝源制备获得第一铝溶胶和第二铝溶胶；提供铜源及锌源，并将铜源及锌源醇解后与第一铝溶胶混合，以获得含有铝、铜、锌组分的溶胶A；将所述溶胶A和第二铝溶胶进行老化和混合以获得前驱体；所述前驱体经过热处理后获得所需的催化剂。2.如权利要求1中所述催化剂的制备方法，其特征在于：所述第一铝源和/或所述第二铝源先醇解后水解以获得第一铝溶胶和第二铝溶胶。3.如权利要求2中所述催化剂的制备方法，其特征在于：用于第一铝源和/或第二铝源醇解的醇溶液为乙醇、乙二醇和异丙醇的混合溶液，且乙醇：乙二醇：异丙醇的体积比为(2-40)：(3-50)：(2-30)。4.如权利要求1中所述催化剂的制备方法，其特征在于：所述第一铝源与第二铝源中铝的摩尔数之比为(0.2-3)：(0.02-3)。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄伟，芦潇，张乾，游向轩，张琳，刘雷强，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14