一種鐵基催化劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種催化劑的制備方法，特別是設(shè)及一種鐵基催化劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 汽油，外觀為透明液體，主要成分是C4~C12脂肪控和環(huán)控類化合物。汽油主要應(yīng) 用于內(nèi)燃機(jī)和汽車引擎。工業(yè)上汽油主要由石油分饋或重質(zhì)饋分裂化制得。原油經(jīng)蒸饋、催 化裂化、熱裂化、加氨裂化、催化重整等過程產(chǎn)生汽油組分。但隨著世界經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，石 油資源的日益短缺，環(huán)境污染的日益嚴(yán)重W及生物質(zhì)技術(shù)的迅速發(fā)展，費(fèi)托合成(。13油6'-Tropsch synthesiS:將煤、天然氣、生物質(zhì)間接轉(zhuǎn)化為液體燃料W及高附加值化學(xué)品的一 種重要的工藝過程)再次引起了世界各國的廣泛關(guān)注。結(jié)合我國"富煤、缺油、少氣"的資源 特征，發(fā)展W煤為原料制取石油類產(chǎn)品的煤化工技術(shù)，實(shí)施石油代替戰(zhàn)略，是關(guān)系我國經(jīng)濟(jì) 長期穩(wěn)定發(fā)展和能源安全的重大課題，也是實(shí)現(xiàn)國家煤代油"戰(zhàn)略的必然選擇。但是，費(fèi) 托產(chǎn)物非常復(fù)雜，采用不同的鐵基、鉆基或者貴金屬催化劑，液態(tài)產(chǎn)物的選擇性差別較大。 其中，鐵基催化劑價格便宜，地殼中含量大，成為最重要的費(fèi)脫催化劑的來源。
[0003] 金屬催化劑是固體催化劑中研究得最早、最深入，同時也是獲得最最廣泛應(yīng)用的 一種催化劑。它是工業(yè)催化中最重要的一類催化劑。按其作用分類，金屬催化劑可W起到加 氨、脫氨、氧化、異構(gòu)化、環(huán)化等作用。按照價格分類，金屬催化劑包括賤金屬催化劑，如:Ni、 Cu、Co、Fe等；W及貴金屬催化劑，如:？1:、？(1、咖、化等。目前，納米金屬催化劑的制備方法主 要包括化學(xué)法和物理法。其中化學(xué)法中主要有浸潰法、共沉淀法、均相沉積法、溶膠-凝膠法 和微乳液法等;物理法有氣相沉積法、原子沉積法、瓣射法W及固相研磨法?；瘜W(xué)法中，共沉 法W及均相沉積法制備地納米金屬催化劑制備過程中反應(yīng)條件溫和，容易控制，且設(shè)備投 入小，制備的金屬粒度分散均勻可控。而且所制備的催化劑在催化反應(yīng)中活性較高，因此在 生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。但是，在采用共沉法W及均相沉積法制備納米金屬催化劑的過程中，由于 廣泛采用了較便宜的金屬硝酸鹽前驅(qū)體，有大量的含硝酸根的廢水產(chǎn)生，對環(huán)境造成的極 大影響，環(huán)境不友好。因此，在實(shí)施綠色化學(xué)、倡導(dǎo)綠色合成化學(xué)的今天，開發(fā)一種簡單易行 的、無污染的金屬催化劑制備方法十分必要。
[0004] 稻殼為稻谷外面的一層殼，是由外穎、內(nèi)穎，護(hù)穎和小穗軸等幾部分組成，外穎頂 部之外長有鬟毛狀的毛。正稻殼則是由一些粗燥的厚壁細(xì)胞組成，其厚度大約24~30微米， 稻殼富含纖維素、木質(zhì)素、二氧化娃，其中脂肪、蛋白質(zhì)的含量較低，基于稻谷品種、地區(qū)、氣 候等差異，其化學(xué)組成會有差異。
[000引目前稻殼的利用主要包括:稻殼水解生產(chǎn)木糖，慷醒，稻殼中娃源的利用W及稻殼 作為能源材料發(fā)電等等。但稻殼水解生產(chǎn)木糖和慷醒其副產(chǎn)物非常多，經(jīng)濟(jì)效益值低;把稻 殼單單作為娃源，稻殼中含有的碳元素和少量金屬如K，化等浪費(fèi)嚴(yán)重;稻殼發(fā)電也是僅僅 利用了稻殼中的碳元素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種鐵基催化劑的制備方法，該方法充分利用稻殼中含有 的娃、碳W及微量金屬K、Ca、Mg等元素，W稻殼的娃源賠燒后產(chǎn)生的Si化作為催化劑的載 體；W稻殼中含有的微量元素 KXa、Mg等為催化劑助劑，顯著地提高了催化劑的活性和穩(wěn)定 性。
[0007] 本發(fā)明的目的是通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的： 一種鐵基催化劑的制備方法，所述方法為稻殼法制備高活性化-M/Si化催化劑，包括W 下制備過程： 采用浸潰方法，把化(N03)3 ? 9出0 (含99%)溶解在去離子水中，然后浸潰在一定質(zhì)量的 稻殼的孔道內(nèi)；其中Fe的質(zhì)量占催化劑總質(zhì)量的1-60%。把過濾后的前驅(qū)體在12(TC烘箱中 干燥10小時后，在空氣中150-500°C賠燒3-5小時，賠燒后的催化劑在合成氣氣氛中250-400 °C還原10小時;所制備的化-M/Si化催化劑分別命名為化-M(A)/Si〇2-B，其中M指稻殼中含有 的微量元素，有K，化，Mg等，A指負(fù)載化的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，B指催化劑在惰性氣氛中的還原溫度。
[0008] 所述的一種鐵基催化劑的制備方法，采用浸潰方法制備Fe/Si〇2催化劑：把Fe (N03)3 ? 9此0 (> 99%)溶解在去離子水中，然后浸潰在Si化孔道內(nèi)，其中Fe的質(zhì)量占催化劑 總質(zhì)量的 1-60%;采用Si〇2 (Cariact Q-50, Fuji Silysia Co., specific surface area: 57 m2g-i, pore volume: 1.2 mLg-i)作為初始載體；首先，Si〇2在空氣條件下600°C 賠燒3小時，目的除去載體表面吸附的水和其他雜質(zhì);把過濾后的前驅(qū)體在12(TC烘箱中干 燥10小時后，在空氣中150-500°C賠燒3-5小時，賠燒后的催化劑在合成氣氣氛中250-400°C 還原10小時;所制備的化/Si〇2催化劑分別命名為化(A)/ Si化-B，A指負(fù)載Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，B 指催化劑在惰性氣氛中的還原溫度。
[0009] 所述的一種鐵基催化劑的制備方法，采用浸潰方法制備Fe/RHA-air催化劑:把Fe (N03)3 ? 9出0 (含99%)溶解在去離子水中，然后浸潰在稻殼灰孔道內(nèi)，其中化的質(zhì)量占催化 劑總質(zhì)量的1-60%; RHA-air指稻殼在空氣中500°C賠燒3小時后剩余的殘留物，為二氧化娃 和微量金屬氧化物;把過濾后的前驅(qū)體在120°C烘箱中干燥10小時后，在空氣中150-500°C 賠燒3-5小時，賠燒后的催化劑在合成氣氣氛中250-400°C還原10小時；所制備的Fe/RHA-air催化劑分別命名為化(A)/ RHA-air-B，A指負(fù)載化的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，B指催化劑在惰性氣氛中 的還原溫度。
[0010] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是： 1. 所制備的催化劑表現(xiàn)出較高的化金屬分散度，較小的金屬化粒子； 2. 稻殼中Si、K元素的加入，顯著地提高了催化劑的活性和穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0011] 圖1為稻殼法制備化-M/Si〇2催化劑流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0013] 實(shí)施例1: 采用稻殼法制備的不同F(xiàn)e負(fù)載量催化劑直接用于費(fèi)托合成反應(yīng)。費(fèi)托反應(yīng)條件如下： 反應(yīng)溫度280 °C,壓力1.0 MPa,催化劑質(zhì)量10 g，反應(yīng)時間100小時，合成氣組成CO/ 出=1/1，W/F (CO + 出 + Ar) = 5 曲mol-1。
[0014]從表1中的數(shù)據(jù)可知，當(dāng)采用稻殼法制備Fe基催化劑時，當(dāng)Fe負(fù)載量較低時 (Iwt%)，所制備的催化劑活性較低，CO轉(zhuǎn)化率僅為8%;隨著化負(fù)載量的增加從5-40wt%，催化 劑的活性逐漸增加;但是，當(dāng)化負(fù)載量超過40wt%時，催化劑活性反而下降。
[001引實(shí)施例2: 采用稻殼法制備的化負(fù)載量為20%催化劑直接用于費(fèi)托合成