一种碱土金属掺杂的铁基CO2加氢催化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碱土金属掺杂的铁基CO2加氢催化剂的制备方法，该方法是将碱土金属(如：Mg，Ca，Sr和Ba)掺杂进铁基催化剂中以提高催化剂的性能。本发明专利技术利用简单的共沉淀法首次将碱土金属作为助剂引入到铁基CO2加氢催化剂中，且使用的原料无毒无害，价格经济，使得工业化的催化剂生产。化的催化剂生产。化的催化剂生产。

【技术实现步骤摘要】
一种碱土金属掺杂的铁基CO2加氢催化剂的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种提高铁基CO2加氢催化剂性能的方法，具体涉及一种碱土金属掺杂的铁基CO2加氢催化剂的制备方法。

技术介绍

[0002]温室效应导致的环境问题越来越严重，因此人们对于温室效应也越来越关注。CO2是导致温室效应的主要气体之一，正确的处理与利用CO2是目前研究的热点。将CO2转化为烃类是十分有效的利用CO2的方法之一。铁基催化剂因其可以原位生成CO2转化为烃类所需的活性位而成为常用的CO2加氢催化剂。但是，在没有助剂的情况下，铁基催化剂的性能往往不如人意。
[0003]传统的助剂被分为两类：1.电子助剂碱金属，如：Na，K等；2.结构助剂过渡金属，如：Mn，Co，Cu和Zn等。CO2更容易吸附在碱性位点上。将碱金属加入到Fe基催化剂中，碱金属可以向Fe的d轨道提供电子，增加催化剂表面的碱度，进而促进CO2的吸附，抑制H2的吸附。结构助剂可以促进催化剂的分散，改善产物的分布。在过往的研究中电子助剂与结构助剂往往配合一起使用以期获得更好的催化性能。但是，由于传统的电子助剂与结构助剂的研究已经很深入了，它们对于催化剂性能的提升也达到了极限。因此，需要引入新的助剂进一步提高催化剂的性能。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术旨在提供一种有利于进一步提高催化剂性能的碱土金属掺杂的铁基CO2加氢催化剂的制备方法。
[0005]技术方案：本专利技术所述的碱土金属掺杂的铁基CO2加氢催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0006]将碱土金属盐，FeCl3·
6H2O以及MCl2溶于溶剂中形成溶液A(以过渡金属掺杂的铁基催化剂为主体，再将碱土金属掺杂进去)，将NaOH溶液滴入溶液A中，搅拌后静置老化过夜，过滤，洗涤，干燥，干燥后的催化剂放入马弗炉煅烧；其中M＝Co，Cu或Zn。
[0007]优选地，NaOH的摩尔量是所有金属离子的5倍以上，目的是使用过量的NaOH将溶液A中的金属离子沉淀下来。
[0008]优选地，所述碱土金属盐为碱土金属的乙酸或草酸盐。
[0009]优选地，所述碱土金属为Mg，Ca，Sr或Ba。
[0010]优选地，所述碱土金属盐，FeCl3·
6H2O和MCl2的摩尔比为0.1～10:0.1～10:20。
[0011]优选地，所述煅烧温度至少在600℃以上。
[0012]优选地，煅烧后使用浸渍法，以NaHCO3或NaCO3为前驱体，在催化剂中掺杂Na作为电子助剂；掺杂的Na的质量为总催化剂质量的1
‑
3％。
[0013]优选地，所述干燥温度为60
‑
80℃，搅拌时间为3
‑
6h，老化时间为8～12h。
[0014]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：所述碱土金属掺杂的铁基
CO2加氢催化剂在单纯的铁基CO2加氢催化剂的基础上，引进了新的助剂：碱土金属；碱土金属的引进可以进一步提高铁基CO2加氢催化剂的CO2转化率，降低CO选择性，增加CO2转化为烃类的FTY值，并且还调节了催化剂中活性位点的比例。这在高性能催化剂的研究上具有广阔的前景。
附图说明
[0015]图1为不同Ca掺杂量的Ca
x
Zn
10
‑
x
Fe
20
催化剂性能图；
[0016]图2为不同碱土金属掺杂的M1Zn9Fe
20
催化剂的催化性能图(M＝Mg，Ca，Sr和Ba)；
[0017]图3为不同过渡金属与Ca共掺杂的MFe2
‑
CaAc2催化剂性能图(M＝Mg，Ca，Sr和Ba)。
具体实施方式
[0018]下面结合具体实例对本专利技术的技术方案作进一步说明。
[0019]实施例1
[0020]称取x mmol(0≥x≥10)碱土金属的水合乙酸盐，10
‑
x mmol ZnCl2以及20mmol FeCl3·
6H2O溶于100ml的水中，搅拌半个小时后加入溶有6g NaOH的50ml水溶液。继续搅拌3h后静置老化12h。然后，在过滤洗涤之后置于烘箱中60℃干燥。之后，干燥的样品于马弗炉中以2℃/min升至750℃煅烧2h。最后，将2wt％质量的Na浸渍进催化剂中，即得到Ca
x
Zn
10
‑
x
Fe
20
催化剂。
[0021]对实施例1得到的Ca掺杂的铁基CO2加氢催化剂进行表征分析和催化性能测试。图1为Ca
x
Zn
10
‑
x
Fe
20
催化剂的性能图，图中可以看出Ca的掺杂的确提高了铁基CO2加氢催化剂的性能，不但提高了CO2的转化率和C
5+
烃类的选择性还降低了CO和CH4的选择性。在320℃，3MPa，空速为的反应条件下，Ca1Zn9Fe
20
催化剂的性能最佳，CO2转化率最大为57.91％，C
5+
烃类选择性最大为73.82％。
[0022]对实施例1得到的碱土金属掺杂的Fe基CO2加氢催化剂进行了表征分析和性能测试。图2为M1Zn9Fe
20
催化剂(M＝Mg，Ca，Sr和Ba)的性能图。在图中，可以看出Ca掺杂的催化剂Ca1Zn9Fe
20
的综合性能是所有碱土金属掺杂的催化剂中最佳的。其CO2转化率是最高的为57.91％，而第二高的Mg1Zn9Fe
20
催化剂的CO2转化率仅为42.16％。CO选择性最低为7.4％，其余催化剂的CO选择性均在13％以上。
[0023]实施例2
[0024]称取1g CaAc2·
H2O，10mmol MCl2(M＝Co，Cu和Zn)以及20mmol FeCl3·
6H2O溶于100ml的水中，搅拌半个小时后加入溶有6g NaOH的50ml水溶液。继续搅拌3h后静置老化12h。然后，在过滤洗涤之后置于烘箱中60℃干燥。之后，干燥的样品于马弗炉中以2℃/min升至750℃煅烧2h。最后，将2wt％质量的Na浸渍进催化剂中，即得到MFe2‑
CaAc2催化剂(M＝Co，Cu和Zn)。
[0025]对实施例2得到的不同过渡金属与碱土金属Ca共掺杂的MFe2‑
CaAc2催化剂(M＝Co，Cu和Zn)进行表征分析和催化性能测试。图3为MFe2‑
CaAc2催化剂(M＝Co，Cu和Zn)的性能图，图中反映出MFe2‑
CaAc2催化剂因M的不同Ca所能够起到的作用也不同。其中，ZnFe2‑
CaAc2催化剂相对于ZnFe2催化剂性能变化不大。CuFe2‑
CaAc2催化剂相较于CuFe2催化剂因Ca的掺杂极大的提升了其性能。具体地，CO2转化率从28.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碱土金属掺杂的铁基CO2加氢催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将碱土金属盐，FeCl3·
6H2O以及MCl2溶于溶剂中形成溶液A，将NaOH溶液滴入溶液A中，搅拌后静置老化，过滤，洗涤，干燥，最后放入马弗炉煅烧；其中M＝Co，Cu或Zn。2.根据权利要求1所述铁基CO2加氢催化剂的制备方法，其特征在于，所述碱土金属盐为碱土金属的乙酸或草酸盐。3.根据权利要求1所述铁基CO2加氢催化剂的制备方法，其特征在于，所述碱土金属为Mg，Ca，Sr或Ba。4.根据权利要求1所述铁基CO2加氢催化剂的制备方法，其特征在于，所述碱土金属盐，FeCl3·
6H2O和MCl2的摩尔比为0.1～10:0.1～10:20。5.根据权利要求1所述的铁基CO2加氢催化剂的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄凯，蔡振宇，傅淑霞，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：