催化剂制造技术

制备含碳负载催化剂或催化剂前体的方法，所述方法包括：ａ．制备含下列物质的液体混合物：（ｉ）至少一种催化剂载体或催化剂载体前体；（ｉｉ）至少一种含金属化合物，其中所述金属选自Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ和Ｗ；以及（ｉｉｉ）至少一种用作所述含金属化合物的溶剂的极性有机化合物，所述液体混合物含有占混合物总重量０～２０重量％的水；ｂ．将所述混合物转化成膏或固体残渣；和ｃ．在含氧气氛中燃烧所述残渣，以至少部分地将有机化合物转化成碳，并形成所述的负载催化剂或催化剂前体。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制备负载催化剂或催化剂前体的方法，以及应用该催化剂进行化学反应的方法，并涉及费托(Fischer-Tropsch)合成和蒸汽转化的催化剂。
技术介绍
众所周知在某些反应中需要使用催化剂。特别是它们可以用来促进特殊的在没有催化剂的情况下通常不会发生的反应。典型的催化剂包括一种和多种负载在催化剂载体上的催化活性成分。典型地，催化活性成分是金属和/或含有金属的化合物。载体物质通常为具有特定孔容和孔分布的大表面积的物质。已知有多种用于在催化剂载体上沉积催化活性成分的方法。例如可以将催化剂载体浸渍在催化活性成分的水溶液中。接着可以将经浸渍的载体干燥、煅烧。该浸渍技术的例子如WO 01/96017中所述。催化活性成分也可以通过沉淀作用沉积在催化剂载体上。例如，在EP0569624中，首先将催化剂载体浸渍在贵金属的水溶液中。然后通过将经浸渍的载体与碱金属盐的水溶液接触而使金属沉淀到载体上。在催化剂载体上沉积催化活性成分的另一个方法是溶胶-凝胶法。在溶胶-凝胶法中，金属化合物或氧化物在诸如两亲的甜菜碱等稳定剂的存在下水解，以产生金属氧化物的胶体颗粒。这些颗粒可以共沉淀到由例如水解的Si(OMe)4的凝胶前体所形成的载体上。该方法的例子如DE 19852547中所述。
技术实现思路
目前已经开发出了用于制备催化剂的新方法。尤其是，本专利技术的方法可以使催化活性成分或其前体以可控的方式沉积到载体上。因此，催化剂的某些性质，例如活性和/或选择性，可以得到控制。本专利技术的第一个方面是提供用于制备含碳负载催化剂或催化剂前体的方法，所述方法包括a.制备含下列物质的液体混合物(i)至少一种催化剂载体或催化剂载体前体；(ii)至少一种含金属化合物，其中所述金属选自V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo和W；以及(iii)至少一种用作所述含金属化合物的溶剂的极性有机化合物，所述液体混合物含有占混合物总重量0～20重量％的水；b.将所述混合物转化成膏或固体残渣；和c.在含氧气氛中燃烧所述残渣，以至少部分地将有机化合物转化成碳，并形成所述的负载催化剂或催化剂前体。本专利技术的第二个方面是提供用于制备含碳负载催化剂或催化剂前体的方法，所述方法包括a.制备由(i)至少一种多孔催化剂载体和(ii)至少一种存在于溶剂中的有机化合物所组成的混合物，所述混合物含有占混合物总重量0～20重量％的水；b.除去溶剂，使有机化合物沉积到催化剂载体的孔中；c.将催化剂载体与至少一种含金属化合物的溶液相混合，除去溶剂以形成固体残渣，或将催化剂载体与至少一种含金属化合物捏合或机械混合，其中所述金属选自V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo和W；和d.在含氧气氛中燃烧所得到的固体残渣，以至少部分地将有机化合物转化成碳，并形成所述负载催化剂或催化剂前体。本专利技术还提供用于进行费托(Fischer-Tropsch)合成、加氢处理、烃部分氧化、蒸汽转化或二氧化碳转化等反应的方法，其中包括用通过前述方法制备的催化剂催化所述反应。本专利技术还提供费托合成的催化剂或催化剂前体，其中在惰性载体上包含i)10重量％～40重量％的钴、镍或其混合物； ii)1重量％～10重量％的至少一种选自锆、铀、钛、钍、铪、铈、镧、钇、镁、钙、锶、铯、铷、钼、钨、铬、锰和稀土元素的促进剂；和iii)至多8重量％的碳；上述百分比是基于负载催化剂的总重量。本专利技术进一步提供蒸汽转化的催化剂或催化剂前体，其中在惰性载体上包含i)0.1重量％～30重量％的钴、镍或其混合物；ii)0～10重量％至少一种选自钠、钾、铀、钛、钍、铪、铈、镧、钇、镁、钙、锶、铯、铷、钼、钨、铬、锰和稀土元素的促进剂；和iii)至多4重量％的碳；上述百分比是基于负载催化剂的总重量。所述催化剂或催化剂前体可以是非活化的或已活化的，例如利用氢气或烃气体或水蒸气来活化。利用本专利技术的方法制备的催化剂或催化剂前体可以应用于很多反应。例如，通过本专利技术的方法制备的催化剂或催化剂前体可以应用于费托合成、加氢处理或催化烃的部分氧化，例如甲烷的部分氧化(POM)。它还可以应用于例如蒸汽转化、二氧化碳转化或甲烷转化反应，例如干法或湿法转化反应。由于在反应环境中可能会发生变化，因此这里所使用的术语“催化剂”涵盖了活性形态的催化剂。术语“催化剂前体”涵盖了前体形态的催化剂。具体实施例方式下面将对本专利技术的第一个方面作进一步描述。在步骤a)中，由至少三种组分制备液体混合物(i)催化剂载体或催化剂载体前体；(ii)一种或多种含金属化合物和(iii)一种或多种用作含金属化合物的溶剂的极性有机化合物，选择性地包括水。所有三种组分可以同时一起混合。所述组分可以在室温或升高的温度下一起混合，例如在20℃至200℃，优选在40℃至80℃，更优选在40℃至60℃的温度下一起混合。在替代的实施方式中，在预备步骤中可以将三种组分中的两种一起混合，随后加入第三种组分形成液体混合物。优选在预备步骤中将组分(ii)与(iii)一起混合。这两种组分可以形成澄清溶液。然后将组分(i)加入得到液体混合物-如果组分(i)是固体载体，则液体混合物中会含有固体颗粒。液体混合物可以在升高的温度下形成，例如在20℃至200℃，优选在30℃至80℃的温度下形成。如上所述，组分(i)为催化剂载体或催化剂载体前体。催化剂载体通常以一种或多种固体颗粒的形式存在。相反的，催化剂载体前体最初以液体形式或溶液形式存在。载体前体可以原位地，例如，当将催化剂载体前体加入到液体混合物中时，形成固体催化剂载体。在优选的实施方式中，催化剂载体前体在转化或燃烧步骤(步骤b或c)中形成催化剂载体。合适的催化剂载体包括惰性载体或活性载体。合适的催化剂载体的例子包括固体氧化物、碳化物、沸石、碳和氮化硼，尤其是氧化铝、改性氧化铝、尖晶石氧化物、二氧化硅、改性二氧化硅、氧化镁、氧化钛、氧化锆、分子筛、沸石、β-铝酸盐和各种形式的碳。氧化铝或改性氧化铝可以是例如α-氧化铝、β-氧化铝或γ-氧化铝。从稳定性方面看，已经发现β-氧化铝和诸如六铝酸钡的尖晶石氧化物尤其适用。碳可以是例如活性炭或碳纳米管的形式。沸石的选择取决于所需的最终产品。因此，例如，其可以具有孔或通道。合适的沸石有沸石A、X、Y、ZSM、MCM或AlPO4。合适的催化剂载体前体可以来源于Al(NO3)3·9H2O或Mg(NO3)2。合适的催化剂前体在Gonzales等，Catalysis Today，35(1997)，293-317和J.Livage，Catalysis Today，41(1998)，3-19中有进一步的详细描述。在本专利技术的一个实施方式中，催化剂载体来源于例如IIA族或IIIA族金属的硝酸盐。例如，可以使用铝或镁的硝酸盐。优选硝酸盐为水合的形式。该硝酸盐的例子为Al(NO3)3·9H2O或Mg(NO3)2·6H2O。在步骤a中，该硝酸盐可与诸如尿素和/或柠檬酸铵的有机化合物混合，形成澄清溶液。可以选择性地加入水。将诸如硝酸钴的含金属化合物加入到该混合物以得到液体混合物。在随后的转化和燃烧步骤(步骤b和c)中的一个步骤中，形成负载催化剂或负载催化剂前体。在本专利技术的第一个方面中所使用的催化剂载体优选是多孔的。根据其用途，所需的颗粒尺寸为0.1μ本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备含碳负载催化剂或催化剂前体的方法，所述方法包括：ａ．制备含下列物质的液体混合物：（ｉ）至少一种催化剂载体或催化剂载体前体；（ｉｉ）至少一种含金属化合物，其中所述金属选自Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ和Ｗ；以及（ｉｉｉ）至少一种用作所述含金属化合物的溶剂的极性有机化合物，所述液体混合物含有占混合物总重量０～２０重量％的水；ｂ．将所述混合物转化成膏或固体残渣；和ｃ．在含氧气氛中燃烧所述残渣，以至少部分地将有机化合物转化成碳，并形成所述的负载催化剂或催化剂前体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：马尔科姆莱斯利候德格林，肖天存，
申请(专利权)人：ISIS创新有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[]