[发明专利]一种大孔和介孔混合的硅基分子筛为载体的Co基费托合成催化剂的制备及其应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料催化技术领域，具体涉及一种大孔和介孔混合的M41S型硅基分子筛为载体的Co基费托合成催化剂的制备及其应用。

背景技术

在我国的能源储量中煤多油少，储量结构不合理。将煤转化为液体燃料，是充分利用煤资源的重要途径之一。这样一方面可以提高煤的利用率，另一方面可以大大地降低煤在运输和使用产生的污染物。目前，将煤转化为合成气，再经费托合成获取液体燃料是近年来国际上煤转化利用的主流。合成的液体燃料基本上由直链烃、烯烃组成，具有无硫、无氮、无金属、无芳烃等特点，是环境友好型的燃料。通过使用不同的载体制备催化剂，可以得到不同的产物，如汽油、柴油、润发油以及化学品。就我国而言，利用费托合成的技术既可以解决北煤南调所造成的燃料成本上升和运输沿途污染，又可以充分利用我国丰富的煤炭资源和缓解石油资源不足的局面。现在研究中已经报道的载体材料很多，主要有SiO₂、Al₂O₃、MgO、TiO₂、分子筛、M41S型介孔硅基、分子筛硅藻土和活性炭等，此外，也有采用不同元素，如Al、Zr、Mn、Mo、V、La、Ce等掺杂于M41S型介孔硅基分子筛合成以及应用于不同领域的文献报道，在所有的载体中，大孔径有利于生成长链的碳氢化合物，也有利于反应中的热扩散。从而提高催化剂的热稳定性，但大孔径的比表面积小，一氧化碳转化率不高，基于这情况，我们设计制备出一种大孔径和介孔的混合载体，并作为费托合成催化剂的载体。大孔和介孔混合的硅基分子筛为载体的Co基费托合成催化剂的制备及其应用目前还未有相关专利和文献报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种大孔和介孔混合的硅基分子筛为载体的Co基费托合成催化剂的制备及其应用，大孔和介孔混合的硅基分子筛及负载Co作为费-托合成催化剂，制备过程简单，可以大量合成；并应用于费-托合成反应，可以合成出无硫、无氮、无金属、无芳烃的汽油、柴油、润发油等化学品。具有明显的应用价值。

本发明的大孔和介孔混合的硅基分子筛为载体的Co基费托合成催化剂的制备，其特征在于：所述大孔和介孔混合的硅基分子筛为M41S型硅基分子筛，所述制备方法的步骤为：

(1)在室温下，3mmol的表面活性剂十六烷基氯化吡啶Hexadecylpyridinium chloride(C₁₆PyCl)溶解在50ml的去离子水中，磁力搅拌，加入10.8ml质量浓度为35％的HCl溶液备用。

(2)将2.85克硅酸钠溶解在10ml的去离子水中，磁力搅拌，等完全溶解后，然后缓慢加入到步骤(1)所得溶液，混合后溶液中的摩尔比为SiO₂∶C₁₆PyCl∶NaOH∶HCl∶H₂O＝1∶0.12∶4.88∶1∶153，混合后的溶液在室温下磁力搅拌，搅拌过程中，按质量比SiO₂∶M41S大孔和介孔混合的硅基分子筛＝0.20-0.33加入具有大孔结构的SiO₂粉末，连续搅拌3小时后，过滤，用去离子水洗涤至PH小于8，然后在110℃烘干6小时，然后按1℃/min升温至550℃，焙烧6小时，自然冷却，得到大孔和介孔混合的硅基分子筛；

(3)将活性组分一定量的Co(NO₃)₃·6H₂O及IrCl₄·H₂O溶于水后，加入步骤(2)制备的不同比例的SiO₂/M41S大孔和介孔混合的硅基分子筛；经过4小时的浸渍后，旋转蒸发4小时，得到Co负载在介孔材料上的催化剂前驱体；再经过300℃烧结，使硝酸盐分解，就得到了不同比例的SiO₂/M41S大孔和介孔混合的硅基分子筛为载体的Co基费-托合成催化剂。

本发明的具有不同比例的大孔和介孔混合的硅基分子筛为载体的Co基费-托合成催化剂用于费-托合成催化反应中。

本发明的显著优点是：本发明具有不同比例的大孔和介孔混合的硅基分子筛为载体的Co基费-托合成催化剂制备方法合成过程简单，载体合成可以在常温下合成，可以大量合成；用此具有不同比例的大孔和介孔混合的硅基分子筛为载体的Co基费-托合成催化剂，具有甲烷选择性低，汽油组分选择性高的特点，具有显著的应用价值。

附图说明

附图1是具有不同比例的大孔和介孔混合的硅基分子筛SiO₂/M41S的孔径分布曲线。