The invention relates to a preparation method of a nitrogen self doped three dimensional multi hole iron based nanometer catalyst with a sol impregnated gelatinized freeze drying carbonization and carbonization. The preparation method is first to prepare chitosan and / or chitosan derivative sols of active component precursor salt, promoter salt and support, and then through agitation. The high viscosity slurry was obtained by dispersion and ultrasonic dispersion, and then through the gel treatment and freezing treatment, the three-dimension transfixion macroporous catalyst intermediate was obtained, and then the intermediate was carbonized in the inert atmosphere to obtain the nitrogen doped three-dimensional porous nano iron base catalyst. The catalyst prepared by the method has high dispersity and good stability, and is suitable for the reaction of high temperature Fischer Tropsch synthesis to low olefins.
【技术实现步骤摘要】
一种氮掺杂三维多孔纳米铁基催化剂的制备方法
本专利技术属于纳米催化剂制备
,尤其是涉及一种溶胶浸渍-凝胶化-冷冻干燥-碳化结合的氮自掺杂三维多孔铁基纳米催化剂的制备方法。
技术介绍
通过费托合成技术可以将来自于煤、天然气、页岩气、煤层气和生物质的合成气转化为烃类化合物,特别是煤炭间接液化的重要技术手段。借助费托合成技术可以将我国丰富的煤炭资源转化为其他高附加值的化学品和燃油,对我国增强能源自主保障能力、推动煤炭清洁高效利用有重大意义。根据反应温度划分可以将铁基催化的费托合成划分为高温费托和低温费托两种工艺过程。高温费托合成反应温度为300~350℃,主要产品为汽油、柴油、含氧化合物以及低碳烯烃。低温费托主要用于生产柴油和石脑油以及蜡,反应温度为200~250℃。发展以油品、低碳烯烃等化学品为目标的高温费托合成技术,有利于缓解我国的能源高度依存进口的局面,可以加速我国煤炭资源清洁利用的发展进程。氮掺杂是一种能够有效改善催化剂性能的改性方法,在催化研究的各个领域被广泛研究。中国专利CN105195205A介绍了一种合成气经费托合成路线制取低碳烯烃的方法。通过将活性组分前驱体、氮掺杂剂、助剂和含碳的有机糖类化合物进行机械混合,然后经过惰性气氛焙烧碳化而制备出含氮掺杂的铁基碳材料催化剂。但是这种方法制备出的催化剂在焙烧之后易形成大块的团聚,催化活性位容易被覆盖,导致活性物质利用率不高。中国专利CN103406137A提供了一种以氮掺杂碳纳米管N-CNT为载体的铁基费托制低碳烯烃的方法。通过引入氮元素提高了载体的碱度,为铁盐前驱体提供了锚定位点,利用氮元素的富 ...
【技术保护点】
1.一种氮掺杂三维多孔纳米铁基催化剂的制备方法,包括如下步骤:1)按一定比例称取一定量硝酸铁、碱金属助剂前驱体盐,加入一定体积的蒸馏水溶解;2)向步骤1)中得到的溶液中加入一定量的壳聚糖和/或壳聚糖衍生物粉末,搅拌、超声溶解,得到透明红棕色溶胶;3)将一定量的支撑体材料加入步骤2)所得的透明红棕色溶胶中,搅拌、超声分散,得到分散均匀的浆料;4)将步骤3)得到的分散均匀的浆液于40~60 ℃水浴加热搅拌,蒸发掉浆液中多余的水分,得到高粘度浆料;5)将步骤4)所得高粘度浆料浸没于碱性溶液中,凝胶化处理至少4 h;6)将步骤5)凝胶化处理所得样品进行低温冷冻预处理,然后放入冷冻干燥机中进行冷冻干燥;7)将步骤6)中冷冻干燥后的样品转入管式炉中于惰性气氛下进行碳化处理,然后收集碳化后的样品,破碎、造粒,得到氮掺杂三维多孔纳米铁基催化剂。
【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂三维多孔纳米铁基催化剂的制备方法,包括如下步骤:1)按一定比例称取一定量硝酸铁、碱金属助剂前驱体盐,加入一定体积的蒸馏水溶解;2)向步骤1)中得到的溶液中加入一定量的壳聚糖和/或壳聚糖衍生物粉末,搅拌、超声溶解,得到透明红棕色溶胶;3)将一定量的支撑体材料加入步骤2)所得的透明红棕色溶胶中,搅拌、超声分散,得到分散均匀的浆料;4)将步骤3)得到的分散均匀的浆液于40~60℃水浴加热搅拌,蒸发掉浆液中多余的水分,得到高粘度浆料;5)将步骤4)所得高粘度浆料浸没于碱性溶液中,凝胶化处理至少4h;6)将步骤5)凝胶化处理所得样品进行低温冷冻预处理,然后放入冷冻干燥机中进行冷冻干燥;7)将步骤6)中冷冻干燥后的样品转入管式炉中于惰性气氛下进行碳化处理,然后收集碳化后的样品,破碎、造粒,得到氮掺杂三维多孔纳米铁基催化剂。2.根据权利要求1所述的一种氮掺杂三维多孔纳米铁基催化剂的制备方法,其特征在于,步骤1)中蒸馏水用量与步骤2)中壳聚糖的用量比为30~50体积份:1质量份;所述蒸馏水可以分批方式加入。3.根据权利要求1所述的一种氮掺杂三维多孔纳米铁基催化剂的制备方法,其特征在于,步骤2)中壳聚糖和/或壳聚糖衍生物的用量与步骤3)中支撑体用量的质量份数之比为1~10:5。4.根据权利要求1所述的一种氮掺杂三维多孔纳米铁基催化剂的制备方法,其特征在于,步骤2)中壳聚糖和/或壳聚糖衍生物原料的脱乙...
【专利技术属性】
技术研发人员:章日光,孟凡会,程杨,
申请(专利权)人:太原理工大学,
类型:发明
国别省市:山西,14
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。