本申请公开了一种负载型铁基催化剂的制备方法，所述方法至少包括：以铁为活性组分，多孔材料为载体，采用物理溅射法制备得到所述负载型铁基催化剂。本申请通过多角旋转桶的旋转，实现铁粒子的均匀分散。可用于解决二氧化碳加氢催化剂，活性金属分散较差，且在长期高温反应条件下易长大烧结而使反应失活的问题。温反应条件下易长大烧结而使反应失活的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种负载型铁基催化剂的制备方法及其应用
[0001]本申请涉及一种负载型铁基催化剂的制备方法及其应用，属于催化剂制备领域。
技术介绍
[0002]在自然界中，植物从空气中吸收二氧化碳，经光合作用转化为有机物和氧气，该过程缓慢，所以一直以来化学家们努力想通过化学方式回收利用二氧化碳。如果以二氧化碳作为原料生产烃类化合物，特别是长链烃类燃料，将是一种潜在替代化石燃料的清洁能源策略，不仅可有效降低二氧化碳造成的温室效应，还可减轻对传统化石能源的依赖。但二氧化碳的活化与选择性转化仍面临巨大挑战。相比于更活泼的孪生兄弟一氧化碳，二氧化碳分子非常稳定，难以活化，与经典的费托合成路线相比，二氧化碳与氢分子的催化反应更易生成甲烷、甲醇、甲酸等小分子化合物，而很难生成长链的液态烃燃料。
[0003]目前报道的可用于生成C
2+
烃类化合物的二氧化碳加氢催化剂，多为金属氧化物催化剂或其与分子筛耦合的复合催化剂，而传统负载型的金属催化剂在二氧化碳加氢这一新型串联催化反应中并不常见，且普遍存在活性较差，难以稳定生成长链液态烃燃料的问题。主要原因在于，负载型金属催化剂中的活性金属分散较差，难以与载体或酸性位进行良好的协同匹配，制备过程不易控制，且在长期高温反应条件下易长大烧结而使反应失活的问题。
技术实现思路
[0004]根据本申请的一个方面，提供了一种负载型铁基催化剂的制备方法，本申请通过多角旋转桶的旋转，实现铁粒子的均匀分散。本专利技术的目的是解决二氧化碳加氢催化剂，活性金属分散较差，且在长期高温反应条件下易长大烧结而使反应失活的问题。
[0005]本专利技术设计将铁组分通过物理溅射的方法负载于活性炭、碳纳米管、石墨烯、二氧化硅、分子筛等多孔材料载体上，包括以下步骤：首先，将载体进行真空干燥处理，将处理后的载体进行造粒；然后，将颗粒置于物理溅射腔室的载体台上；最后，在真空条件下，通过磁控溅射的方法，将活性铁纳米粒子附着于载体台上的载体表面，通过多角旋转桶的旋转，实现铁粒子的均匀分散。本专利技术的目的是解决二氧化碳加氢催化剂，活性金属分散较差，且在长期高温反应条件下易长大烧结而使反应失活的问题。
[0006]本申请采用磁控溅射法直接制备得到负载型铁基催化剂。
[0007]根据本申请的第一方面，提供了一种负载型铁基催化剂的制备方法，所述方法至少包括：以铁为活性组分，多孔材料为载体，采用物理溅射法制备得到所述负载型铁基催化剂。
[0008]可选地，所述多孔材料选自活性炭、碳纳米管、石墨烯、二氧化硅、分子筛、氧化铝中的至少一种。
[0009]具体地，当使用分子筛为载体时，C
5-C
11
为主要产物；当使用不含有分子筛的物质为载体时，C
2-C4为主要产物。
[0010]可选地，采用多角滚筒溅射装置制备所述负载型铁基催化剂；
[0011]所述多角滚筒溅射装置包括多角旋转桶和等离子体发生器。
[0012]可选地，所述方法至少包括：
[0013](1)使用等离子体发生器产生的Ar离子轰击铁靶材1～30min；
[0014](2)将载体置于所述多角旋转桶内，多角旋转桶内抽真空；
[0015](3)向多角旋转桶内通入氩气，调节多角旋转桶转速，使Ar离子轰击铁靶材所产生的金属铁离子沉积至载体表面，即可得到所述负载型铁基催化剂。
[0016]可选地，本申请中的多角旋转桶为六棱柱状，在使用时，平躺放置。
[0017]可选地，本申请中的多角旋转桶在旋转时，为“钟摆式”旋转，载体放置于底面，在多角旋转桶的带动下，载体上下移动，但是由于多角旋转桶棱的限制，不会移动至多角旋转桶外。
[0018]可选地，本申请中的多角旋转桶上还设置有压力计、真空室、机械振动单元、真空泵。
[0019]可选地，所述多角滚筒溅射装置包括等离子体发生器、金属靶材和多角旋转桶；
[0020]所述等离子体发生器用于产生Ar离子；
[0021]所述Ar离子用于轰击金属靶材；
[0022]所述多角旋转桶外壁上设置有压力计、真空室、机械振动单元和真空泵；所述多角旋转桶平躺设置；
[0023]溅射时，载体设于所述多角旋转桶底面；所述金属靶材进入所述多角旋转桶内；所述金属靶材竖直向下溅射至所述载体上；
[0024]溅射时，多角旋转桶呈“钟摆式”摇摆。
[0025]可选地，在所述多角旋转桶外壁外还设有保护罩。
[0026]可选地，在所述步骤(1)之前，还需要对铁靶材进行清洁处理。
[0027]优选地，使用等离子体发生器产生的Ar离子轰击铁靶材10～30min。
[0028]可选地，载体在使用前，需要进行造粒处理。因为载体一般是粉末，粉末置于桶内旋转时易悬浮，因此需要造粒处理。
[0029]可选地，在所述步骤(2)中，多角旋转桶内抽真空至压力达到9.9
×
10-4
Pa以下；
[0030]优选地，在所述步骤(2)中，多角旋转桶内抽真空至压力达到9.9
×
10-6-9.9
×
10-4
Pa以下。
[0031]可选地，在所述步骤(3)中，向多角旋转桶内通入氩气的流量为10～50ml/min，始终维持多角旋转桶内压力为1.0～3.0Pa；
[0032]可选地，在所述步骤(3)中，向多角旋转桶内通入氩气的流量上限独立地选自50ml/min、40ml/min、30ml/min、20ml/min，下限独立地选自10ml/min、40ml/min、30ml/min、20ml/min。
[0033]可选地，在所述步骤(3)中，维持多角旋转桶内压力上限独立地选自3Pa、2.5Pa、2Pa、1.5Pa，下限独立地选自1Pa、2.5Pa、2Pa、1.5Pa。
[0034]优选地，在所述步骤(3)中，向多角旋转桶内通入氩气的流量为12～30ml/min，始终维持多角旋转桶内压力为1.0～1.5Pa。
[0035]可选地，所述多角旋转桶转速为1～20rpm。
[0036]可选地，所述多角旋转桶转速上限独立地选自20rpm、15rpm、10rpm、5rpm，下限独立地选自1rpm、15rpm、10rpm、5rpm。
[0037]优选地，所述多角旋转桶转速为5～10rpm。
[0038]可选地，在所述步骤(3)后，还包括如下步骤：溅射结束后，桶内通入O2/Ar混合气至压力达到常压，其中O2体积含量为0.5～5％，优选1～3％。
[0039]优选地，所述载体选自分子筛。
[0040]优选地，所述分子筛选自HZSM-5。
[0041]可选地，所述分子筛的硅铝比为20-200。
[0042]可选地，所述分子筛的硅铝比上限独立地选自200、150、100、50，下限独立地选自20、150、100、50。
[0043]具体地，本申请需要通过多角旋本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种负载型铁基催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法至少包括：以铁为活性组分，多孔材料为载体，采用物理溅射法制备得到所述负载型铁基催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多孔材料选自活性炭、碳纳米管、石墨烯、二氧化硅、分子筛、氧化铝中的至少一种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，采用多角滚筒溅射装置制备所述负载型铁基催化剂；所述多角滚筒溅射装置包括多角旋转桶和等离子体发生器。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述方法至少包括：(1)使用等离子体发生器产生的Ar离子轰击铁靶材1～30min；(2)将载体置于所述多角旋转桶内，多角旋转桶内抽真空；(3)向多角旋转桶内通入氩气，调节多角旋转桶转速，使Ar离子轰击铁靶材所产生的金属铁离子沉积至载体表面，即可得到所述负载型铁基催化剂。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，多角旋转桶内抽真空至压力为9.9
×
10-4
Pa以下；在所述步骤(3)中，向多角旋转桶内通入氩气...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙剑，葛庆杰，位健，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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