【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物质资源利用和工业催化，尤其涉及一种水滑石衍生的复合金属氧化物、复配型多相催化剂及其应用。
技术介绍
1、随着可持续发展理念在生产生活方面不断深化，以及传统化石燃料资源的日益减少和其利用带来的生态危害等挑战，生物质的综合高附加值化工利用越来越受到重视。与传统化石资源相比，生物质资源，包括农业秸秆类、林业、海产业、城市生活生产废弃物等，具有可再生性、来源广泛，产量丰富，全球分布相对均匀等特点。积极开展生物质的高效、高附加值资源化利用具有重要的现实意义。
2、生物质主要包含木质素、纤维素和半纤维素三种组分，生物质来源不同会导致三种组分比例的差异，三种组分主要是由碳、氢和氧构成的糖类、芳香烃和酚类构成。目前，生物质主要用于制备生物质焦油及其衍生的高附加值精细化学品，涉及到的方法包括热解、催化热解、溶剂提纯等以及它们的组合工艺。因此，开发生物质热解和定向催化转化制备高附加值富芳烃的液体燃料的新途径、新型催化材料，能够推动生物质资源化的进程。
3、沸石分子筛材料因其具有规则的孔道结构、简易可调的酸性质、优异的热稳定性和水热稳定性，一直是最具潜力的生物质热解催化定向制备富含芳烃油品的催化材料。特别是具有mfi拓扑结构的zsm-5分子筛，因具有适宜的孔道尺寸和酸性质，表现出优异的芳构化、异构化和独特的择形催化能力，近而具有较好的芳烃收率，然而其气相产物(包括co2、co等)收率较高，这在一定程度上降低了生物质碳资源的利用率。
技术实现思路
1、有鉴于此，本
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种水滑石衍生的复合金属氧化物，包括二元金属氧化物和/或三元金属氧化物，所述二元金属氧化物包括znmxoy和/或corxoy，所述三元金属氧化物包括znzxalzoy，其中，m为al、in、co、mo、ce、cr或zr，r为in、mo、al或cr，z为cr或mo，x为0.01～100，y为0.01～100，z为0.01～100；所述复合金属氧化物由其对应的层状双氢氧化物经焙烧热解而得。
4、优选地，所述复合金属氧化物的比表面积为10～300m2/g。
5、优选地，所述焙烧热解的温度为300～700℃，时间为1～10h，升温至所述焙烧热解的温度的升温速率为1～20℃/min；
6、所述层状双氢氧化物用共沉淀法或水热法制备得到；当采用共沉淀法制备时，包括以下步骤：
7、将所述复合金属氧化物对应的各金属元素的可溶性盐、水、naoh和na2co3混合进行沉淀反应，得到沉淀反应液；
8、将所述沉淀反应液依次进行固液分离、固相洗涤和干燥，得到所述层状双氢氧化物；
9、当采用水热法制备时，包括以下步骤：
10、将所述复合金属氧化物对应的各金属元素的可溶性盐、水和尿素混合，进行水热晶化，得到晶化反应液；
11、将所述晶化反应液依次进行固液分离、固相洗涤和干燥，得到所述层状双氢氧化物。
12、本专利技术提供了一种复配型多相催化剂，包括组分i和组分ii，所述组分i为以上技术方案所述的水滑石衍生的复合金属氧化物，所述组分ii为具有mfi拓扑结构的硅铝分子筛。
13、优选地，所述具有mfi拓扑结构的硅铝分子筛的硅铝原子比为20～100，比表面积为300～600m2/g，形貌包括零维纳米球形颗粒、三维“coffin”形貌和b轴缩短的拟二维片层状中的一种或几种。
14、优选地，所述具有mfi拓扑结构的硅铝分子筛包括zsm-5沸石分子筛。
15、优选地，所述组分i和组分ii的质量比为1:10～10:1。
16、本专利技术提供了以上技术方案所述复配型多相催化剂在生物质焦油定向催化转化制单环芳烃中的应用。
17、优选地，所述应用时，所述复配型多相催化剂中组分i和组分ii的装填方式包括混合装填和/或分层装填。
18、优选地，所述生物质焦油由生物质原料热解得到，所述热解的温度为450～600℃；所述复配型多相催化剂与生物质焦油所用生物质原料的质量比为1:1～5:1；所述定向催化转化的反应温度为500～600℃，所述定向催化转化在氢气气氛下进行。
19、本专利技术一种水滑石衍生的复合金属氧化物，包括二元金属氧化物和/或三元金属氧化物，所述二元金属氧化物包括znmxoy和/或corxoy，所述三元金属氧化物包括znzxalzoy，其中，m为al、in、co、mo、ce、cr或zr，r为in、mo、al或cr，z为cr或mo，x为0.01～100，y为0.01～100，z为0.01～100；所述复合金属氧化物由其对应的层状双氢氧化物经焙烧热解而得。本专利技术所述复合金属氧化物为含有双金属或三金属组分的层状双氢氧化物(水滑石)经热解得到，水滑石衍生的复合金属氧化物金属组分分布均匀，且具有典型的纳米效应，有利于构建多金属协同催化的微观环境，同时提高氧空位的密度，为生物质热解焦油气中酚类、烷烃、芳烃，特别是二氧化碳和一氧化碳的催化转化提供有效的路易斯酸性位点。
20、本专利技术提供了一种复配型多相催化剂，包括组分i和组分ii，所述组分i为以上技术方案所述的水滑石衍生的复合金属氧化物，所述组分ii为具有mfi拓扑结构的硅铝分子筛。在本专利技术中，所述水滑石衍生的复合金属氧化物能够与具有mfi拓扑结构的硅铝分子筛构成具有串联催化功能的催化剂，所述水滑石衍生的复合金属氧化物将生物质热解后的co2或co在氢气氛围下原位转化为甲醇，甲醇再经具有mfi拓扑结构的硅铝分子筛转化为芳烃类产物，进而降低不凝性气相产物的收率，并提高液相产物中芳烃的选择性，特别是单环芳烃的选择性。
21、本专利技术提供了以上技术方案所述复配型多相催化剂在生物质焦油定向催化转化制单环芳烃中的应用。将所述复配型多相催化剂应用于生物质焦油定向催化转化制单环芳烃中，能够提高液相产物收率和液相产物中单环芳烃的选择性，并降低气相不凝性产物的收率；并且所述复配型多相催化剂经再生和多次循环使用后，仍表现出优异的性能。实施例结果表明，与单独用zsm-5分子筛进行催化相比，使用本专利技术所述复配型多相催化剂，液相产物收率为42～56％，其中单环芳烃(苯、甲苯、乙基苯和二甲苯)在芳烃中选择性为37～57％，气相产物的收率在优化的条件下能低于20％。
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1.一种水滑石衍生的复合金属氧化物，包括二元金属氧化物和/或三元金属氧化物，所述二元金属氧化物包括ZnMxOy和/或CoRxOy，所述三元金属氧化物包括ZnZxAlzOy，其中，M为Al、In、Co、Mo、Ce、Cr或Zr，R为In、Mo、Al或Cr，Z为Cr或Mo，x为0.01～100，y为0.01～100，z为0.01～100；所述复合金属氧化物由其对应的层状双氢氧化物经焙烧热解而得。
2.根据权利要求1所述的水滑石衍生的复合金属氧化物，其特征在于，所述复合金属氧化物的比表面积为10～300m2/g。
3.根据权利要求1所述的水滑石衍生的复合金属氧化物，其特征在于，所述焙烧热解的温度为300～700℃，时间为1～10h，升温至所述焙烧热解的温度的升温速率为1～20℃/min；
4.一种复配型多相催化剂，其特征在于，包括组分I和组分II，所述组分I为权利要求1～3任意一项所述的水滑石衍生的复合金属氧化物，所述组分II为具有MFI拓扑结构的硅铝分子筛。
5.根据权利要求4所述的复配型多相催化剂，其特征在于，所述具有MFI拓扑结构的硅
6.根据权利要求4或5所述的复配型多相催化剂，其特征在于，所述具有MFI拓扑结构的硅铝分子筛包括ZSM-5沸石分子筛。
7.根据权利要求4所述的复配型多相催化剂，其特征在于，所述组分I和组分II的质量比为1:10～10:1。
8.权利要求4～7任意一项所述复配型多相催化剂在生物质焦油定向催化转化制单环芳烃中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述应用时，所述复配型多相催化剂中组分I和组分II的装填方式包括混合装填和/或分层装填。
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述生物质焦油由生物质原料热解得到，所述热解的温度为450～600℃；所述复配型多相催化剂与生物质焦油所用生物质原料的质量比为1:1～5:1；所述定向催化转化的反应温度为500～600℃，所述定向催化转化在氢气气氛下进行。
...【技术特征摘要】
1.一种水滑石衍生的复合金属氧化物，包括二元金属氧化物和/或三元金属氧化物，所述二元金属氧化物包括znmxoy和/或corxoy，所述三元金属氧化物包括znzxalzoy，其中，m为al、in、co、mo、ce、cr或zr，r为in、mo、al或cr，z为cr或mo，x为0.01～100，y为0.01～100，z为0.01～100；所述复合金属氧化物由其对应的层状双氢氧化物经焙烧热解而得。
2.根据权利要求1所述的水滑石衍生的复合金属氧化物，其特征在于，所述复合金属氧化物的比表面积为10～300m2/g。
3.根据权利要求1所述的水滑石衍生的复合金属氧化物，其特征在于，所述焙烧热解的温度为300～700℃，时间为1～10h，升温至所述焙烧热解的温度的升温速率为1～20℃/min；
4.一种复配型多相催化剂，其特征在于，包括组分i和组分ii，所述组分i为权利要求1～3任意一项所述的水滑石衍生的复合金属氧化物，所述组分ii为具有mfi拓扑结构的硅铝分子筛。
5.根据权利要求4所述的复配型多相催化剂，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘纪昌，孔令涛，李江兵，白凌溪，李昊楠，王兴翔，刘翔浩，濮鑫，韩鑫，叶磊，覃兴龙，
申请(专利权)人：石河子大学，
类型：发明
国别省市：
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