【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化剂合成和应用领域，具体涉及一种用于co2加氢催化转化为长链烃的催化剂的制备方法及其应用。
技术介绍
1、长链烃可作为液体燃料，而其中的不饱和烯烃在精细化工领域也具有广泛的应用，例如合成洗涤剂、高辛烷值汽油、润滑油、增塑剂等。近年来，由于社会经济的飞速发展，对高附加值的液体燃料及化学品的需求急剧增加。
2、co2作为主要的温室气体，其排放量的急剧增加导致了一系列环境和气候变化。目前，co2减排的方式主要包括碳捕集与封存(ccs)技术和碳捕集与利用(ccu)技术。其中co2的化学转化成为有前景的方式。通过绿氢和co2的结合不仅能够大量消耗co2，减缓co2的排放量，还能够将其转化为有价值的液体燃料和化学品，降低对碳资源的依赖(chem.soc.rev.,2019,48,3193)。在常用的fe基催化剂上，co2加氢反应一般经历两步反应过程，即逆水煤气变换反应(rwgs)和传统费-托合成反应(fts)，因此产物一般也受到asf(anderson-schulz-flory)分布限制，长链烃产物选择性难以调控。并且rwgs反应和fts反应存在反应平衡问题，研究表明，300℃时的理论平衡转化率为23％左右(chemcatchem.,2013,5,1948-1955)。如何打破反应平衡提升co2转化率是这一反应中非常关键的一大挑战。一般来说，当co2转化率较低时，长链烃产物的选择性相对较高。但转化率和选择性之间通常存在跷跷板的问题，当转化率提升后很难同时保持目标产物的高选择性。因此，如何实现co2高转化率的同时具
3、近年来，许多研究者都通过添加碱金属助剂、过渡金属助剂等方法想要更大程度地提升fe基催化剂co2加氢制备长链烃产物的性能(acs sustainable chem.eng.,2019,7,925-932.j.catal.,2021,395,350-361.angew.chem.,2020,59,21736-21744.appl catalb.,2023,321,122050.)。尽管关于fe基催化剂在co2加氢中制备长链烃产物的已有一系列报道，但就目前很难在50％ co2转化率以上突破70％的c5+长链烃产物选择性。如能设计开发出一种显著提升co2加氢制备c5+长链烃产物的优良催化剂，将会更大程度提高反应过程的经济性。
技术实现思路
1、本专利技术旨在提供一种具有高co2转化率、碳原子数大于等于5的碳烃(c5+长链烃)产物高选择性的co2加氢催化转化为长链烃的催化剂的制备方法及其应用。
2、为了实现上述目的，本专利技术采取如下技术方案：
3、一种用于co2加氢催化转化为长链烃的催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
4、(1)称取铁离子沉淀剂、铁盐和金属助剂，混合研磨至铁完全沉淀，在80-150℃下干燥8-12h后，在200℃-550℃下焙烧3-6h(优选在350℃下焙烧4h)生成含助剂的铁前驱体；
5、(2)取金属氧化物的盐类化合物加入到去离子水中配成溶液，取适量所得溶液充分浸渍步骤(1)所得含助剂的铁前驱体，依次经过微波处理(优选在微波炉中以1000w-1200w微波处理2-5min)、80-120℃下干燥8-12h(优选在100℃下干燥12h)、200℃-550℃下焙烧2-10h(优选在350-400℃下焙烧4h)后得到用于co2加氢催化转化为长链烃的催化剂；
6、所述金属氧化物的盐类化合物中的金属选自iiib、ivb、vib、viib、viii、ib、iib、iiia族元素中的至少一种，如la、ce、ti、zr、mo、co、mn、ni、cu、zn、ga等元素中的一种或几种。
7、进一步的，步骤(2)中“取适量所得溶液充分浸渍步骤(1)所得含助剂的铁前驱体”，需要先进行水饱和实验处理，以确定浸渍的溶液量，以上所称“适量”是指经过水饱和实验后能够正好浸渍步骤(1)所得含助剂的铁前驱体的溶液量。
8、进一步的，所述铁盐为九水硝酸铁或碳酸铁fe2(co3)3。
9、进一步的，所述铁离子沉淀剂为碳酸氢铵。
10、进一步的，上述方法所制得用于co2加氢催化转化为长链烃的催化剂的反应初始物相为fe2o3，所述催化剂中铁的质量占催化剂质量的50％-80％，金属氧化物的盐类化合物所对应金属的质量占催化剂质量的5％-40％，金属助剂所对应金属的质量占催化剂质量的0.1％-10％。
11、更进一步的，所述催化剂中铁的质量占催化剂质量的50％-60％，金属氧化物的盐类化合物所对应金属的质量占催化剂质量的5％-15％，金属助剂所对应金属的质量占催化剂质量的0.5％-2％。
12、更进一步的，所述金属氧化物的盐类化合物为硝酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、盐酸盐、硫酸盐中的一种或几种，优选硝酸盐，更优选为六水硝酸镧、六水硝酸铈或三水硝酸锆。
13、所述金属助剂为碱金属ia族、过渡金属iiib、ivb、vib、viib、viii、ib、iib族中至少一种的盐类化合物，所述金属助剂中金属与铁盐中铁的摩尔比为1：(1-15)，优选为1：(3-6)。
14、更进一步的，所述金属助剂为硝酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、盐酸盐、硫酸盐中的一种或几种，优选为碳酸氢盐或硝酸盐，更优选为碳酸氢钾、硝酸钾、硝酸钠或碳酸氢钠。
15、进一步的，步骤(1)中，所述研磨时间为15-40min，优选为20min。
16、更进一步的，上述焙烧均在马弗炉内进行，焙烧时，以升温速率为0.5-5℃/min升到相应焙烧温度后进行焙烧。
17、本专利技术还提供了上述制备方法得到的催化剂在co2加氢催化转化为长链烃(优选为c5+长链烃)反应中的应用。
18、在本专利技术制备的催化剂中，主要活性金属为fe，针对fe基催化剂在co2加氢反应中存在的挑战——难以打破反应平衡，同时实现高转化率和高选择性的性能，本申请采用活化氢气能力较强的金属氧化物和提升碱性位点的金属助剂，通过构建反相催化剂的模型提升了金属fe与金属氧化物之间的界面协同作用，并通过固相研磨的方式更大程度提升助剂对催化剂的促进作用，从而制备出具有高分散程度的反相结构催化剂。本申请主要创新点在于催化剂结构和模型的设计构建，通过固相研磨法能够增强助剂对活性金属的促进作用，再通过微波处理的方式构建高分散的反相催化剂，提升活性金属与氧化物之间的界面协同作用，最终得到一种co2加氢反应中高co2转化率和高c5+长链烃产物选择性的催化剂，且这种方式并不仅限于某一种氧化物和助剂，对多种金属具有一定的普适性，这进一步展现了该制备方法的优势性。
19、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
20、1、本专利技术制备的催化剂的性能，一方面是co2转化率明显高于现有报道的co2转化率，另一方面能够在高转化率的同时能够保持高的长链烃产物选择本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于CO2加氢催化转化为长链烃的催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铁盐为九水硝酸铁或碳酸铁Fe2(CO3)3，所述铁离子沉淀剂为碳酸氢铵。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属助剂为碱金属IA族、过渡金属 IIIB、IVB、VIB、VIIB、VIII、IB、IIB族中至少一种的盐类化合物，所述金属助剂中金属与铁盐中铁的摩尔比为1：（1-15）。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物的盐类化合物为硝酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、盐酸盐、硫酸盐中的一种或几种。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述金属助剂为硝酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、盐酸盐、硫酸盐中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1） 中，所述研磨时间为15-40min。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所制得用于CO2加氢催化转化为长链烃的催化剂的反应初始物相为Fe2O3，
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中“取适量所得溶液充分浸渍步骤（1）所得含助剂的铁前驱体”，需要先进行水饱和实验处理，以确定浸渍的溶液量，以上所称“适量”是指经过水饱和实验后能够正好浸渍步骤（1）所得含助剂的铁前驱体的溶液量。
9.权利要求1-8任意一项权利要求所述制备方法得到的催化剂在CO2加氢催化转化为长链烃反应中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述长链烃为C5+长链烃。
...【技术特征摘要】
1.一种用于co2加氢催化转化为长链烃的催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铁盐为九水硝酸铁或碳酸铁fe2(co3)3，所述铁离子沉淀剂为碳酸氢铵。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属助剂为碱金属ia族、过渡金属 iiib、ivb、vib、viib、viii、ib、iib族中至少一种的盐类化合物，所述金属助剂中金属与铁盐中铁的摩尔比为1：（1-15）。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物的盐类化合物为硝酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、盐酸盐、硫酸盐中的一种或几种。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述金属助剂为硝酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、盐酸盐、硫酸盐中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）...
【专利技术属性】
技术研发人员：李金林，艾心燕，刘成超，张煜华，
申请(专利权)人：中南民族大学，
类型：发明
国别省市：
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