[发明专利]一种合成低碳醇的铜铁核壳催化剂及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种合成低碳醇催化剂以及其制备方法和应用，具体为涉及一种核壳型合成低碳醇CuFe催化剂的合成方法及应用。 

背景技术

随着能源与化工行业的不断发展，石油被不断消耗，单一的石油依赖型能源结构引起了各国的重视以及警惕，转变单一的能源结构，寻找新的替代能源以及化工原料来源成为了研究的重点和方向。在这种背景下，储量要远远大于石油的煤炭成为了最好的选择，但是由于煤炭的物理性状以及其燃烧、加工特性，大大限制了其发展，因此，经过一定的步骤将煤炭液化再加以利用的技术成为了研究热点。 

近年来，C₁-C₆低碳混合醇在燃料和化工领域逐渐显示了其重要的应用价值，低碳混合醇可以作为燃料添加剂、清洁替代燃料以及高附加值化学品中间体等。低碳混合醇用作替代燃料，虽然其热值略低于汽、柴油，但醇中氧的存在，使其燃烧比汽、柴油充分，尾气中CO、NO_x 及烃类排放量少，是环境友好燃料。低碳混合醇清洁汽油添加剂，有很高的辛烷值，防爆、抗震性能优越，较MTBE来说也没有严重的污染问题，并且其中所含的高级醇含量越高，其与汽油的互溶性越好。另外，将低碳混合醇进行进一步的处理，所得的大量C₂+醇都是可以作为化工原料以及化学品中间体利用的。 

目前，煤经合成气制低碳醇有大量的文献报道，具有代表性的催化剂体系主要有四类：（1）改性甲醇催化剂（Cu-Zn，Zn-Cr）：该类催化剂为使用适量的碱金属或碱土金属改性甲醇催化剂而得（专利有C.E.Hofstadt等的EP-0034338-A2以及Snam公司资助Fattore等的美国专利4513100），此类催化剂活性较高，产物主要为甲醇和异丁醇，但反应条件苛刻（14-20MPa，350-450℃）；（2）改性费托催化剂（Cu-Co）：法国石油研究所（IFP）首先开发了Cu-Co低碳醇催化剂（US Patent 4122110，4291126以及GB Patent 2118061，2158730），该催化剂合成主要产物为C₁-C₆直链正构醇，副产物主要为C₁-C₆脂肪烃，反应条件温和，但稳定性较差；（3）贵金属Rh催化剂（US Patent 4014913，4096164等），该类催化剂具有较高的活性以及突出的C₂+醇选择性，但限于贵金属Rh的化合物价格昂贵，成本较高，且Rh催化剂易中毒的特点等限制了该类催化剂的发展；（4）Mo系催化剂（代表为Stevens等的US Patent 4882360）该类催化剂产物主要为C₁-C₅直链正构醇，具有独特的耐硫性以及产物含水少等特点，但催化剂稳定性和寿命较差。 

近年来，大量文献报道了将“核壳”的特殊结构应用于常规纳米粒子，改善其表面性质如其表面电荷密度、官能团种类等。另外，亦有通过核壳这种特殊结构，将两种反应催化剂结合起来以达到将分步催化反应结合为一步催化过程的目的，大大节省了时间和能耗。目前合成醇催化剂中的改性费托催化剂还未报道过双金属核壳结构对醇产物的影响。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种防止铁烧结，醇选择性高，稳定性好的合成低碳醇铜铁核壳催化剂及制备方法和应用。 

本发明的催化剂由Fe₂O₃和CuO组成，是一种核壳结构，催化剂的核为Fe₂O₃，壳为CuO，催化剂元素摩尔比组成为Cu：Fe为1:8-8:1。 

本发明的方法包括如下步骤：