[发明专利]一种用于合成气制低碳醇的催化剂、其制备方法及应用

权利要求书

1.一种用于合成气制低碳醇的催化剂，其特征在于由金属成分和石墨成分构成，所述金属成分是含有Cu、Co、Al₂O₃的混合成分，同时上述各组分满足以下关系：

石墨成分在金属成分与石墨成分总质量中的质量分数为0.3～30％；

Cu在金属成分中的质量分数为2～25％；

Co在金属成分中的质量分数为3～45％；

金属成分的余量为Al₂O₃。

2.根据权利要求1所述的一种用于合成气制低碳醇的催化剂，其特征在于所述金属成分还包括助剂，所述助剂是含有Zn、Mn、Mg、Ca、Ni、Fe、Cr中一种或几种的组分，所述助剂在所述金属成分中的质量分数不高于70％。

3.根据权利要求1所述的一种用于合成气制低碳醇的催化剂，其特征在于所述石墨成分由厚度不超过1000nm的片状氧化石墨还原得到。

4.根据权利要求1所述的一种用于合成气制低碳醇的催化剂，其特征在于所述石墨成分由厚度不超过100nm的片状氧化石墨还原得到。

5.根据权利要求1所述的一种用于合成气制低碳醇的催化剂，其特征在于所述石墨成分由氧化石墨烯还原得到。

6.一种如权利要求1所述的用于合成气制低碳醇的催化剂制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)在冰浴、搅拌条件下将98％(w/w)H₂SO₄、石墨粉、硝酸钠、高锰酸钾混合均匀，而后将其在-5～5℃条件下保持1～3小时，而后将其升温至30～40℃保持搅拌10～180min，而后向其中加入第一去离子水进行稀释，此过程中保持混合物温度处于100℃以下反应1～5h，而后向其中加入30％(w/w)过氧化氢搅拌反应1～120min，而后再向其中加入第二去离子水配制成为石墨浓度为0.5～20g/L的混合液，即为氧化石墨，上述98％(w/w)H₂SO₄、石墨粉、硝酸钠、高锰酸钾、第一去离子水、30％(w/w)过氧化氢的质量比为(90～95):(1～2.2):(0.9～1.4):(6～7.5):(130～170):(25～35)。

2)按照硝酸铜、硝酸钴、硝酸铝、助剂硝酸盐总量的摩尔比为1:(0.3～3):(1～6):(0～3)，将上述成分加入去离子水中配成总离子浓度为0.01-2mol/L的混合溶液，记为第一混合溶液；将Na₂CO₃与NaOH配制成第二混合溶液，并保证第二混合溶液中NaOH的摩尔浓度与第一混合溶液中全部阳离子摩尔浓度之和的比为(1～5):1，同时保证第二混合溶液中Na₂CO₃的摩尔浓度与第一混合溶液中全部二价阳离子摩尔浓度之和的比为(1～5):1；将上述第一混合溶液与第二混合溶液并流加入到步骤1)得到的氧化石墨中，控制pH值为8～11，当第一混合溶液滴加完毕后停止滴加，将混合物在温度为60～130℃条件下处理6～48h，而后收集固相并洗涤至中性，再充分干燥得到复合物；

3)将步骤2)得到的复合物在通入空速为300～8000h^-1的还原性气体存在下、温度为200～600℃范围内还原0.5～6h，从而得到所述用于合成气制低碳醇的催化剂，其中还原性气体是包含有氢气、一氧化碳、甲烷中一种或几种的气体。

7.根据权利要求6所述的用于合成气制低碳醇的催化剂制备方法，其特征在于步骤3)利用还原性气体处理复合物之前还包括以下步骤：将复合物在惰性气体保护下焙烧。

8.根据权利要求7所述的用于合成气制低碳醇的催化剂制备方法，其特征在于所述将复合物在惰性气体保护下焙烧具体方法为：焙烧温度为300～800℃，焙烧时间为0.5～10h，惰性气体成分包含氮气、氩气、氦气中的一种或几种。

9.一种如权利要求1～5任一项所述的催化剂用于催化合成气制备低碳醇的应用，其特征在于包括以下步骤：在与所述用于合成气制低碳醇的催化剂接触条件下，以200～350℃、1～6MPa的条件向反应器中以空速为500～8000^-1通入摩尔比为(0.5～3):1的氢气和一氧化碳混合气。