[发明专利]金属多酸的钴基费托复合催化剂、其制备和评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂材料、制备和评价方法，特别是涉及一种费托合成催化剂的复合催化剂、制备和评价方法，应用于催化剂合成技术领域。

背景技术

近年来，随着经济社会的迅速发展，液体燃料的需求不断增加与石油供应短缺的矛盾日益突出，环境污染也日益严重。相比石油而言，天然气和煤炭的储量更为丰富。通过费托合成(Fischer-Tropsch Synthesis)将煤、天然气或生物质通过CO+H₂合成气在催化剂的作用下转化为优质清洁的液态燃料和化学品，对于减轻环境污染，缓解油品短缺和保障能源战略安全具有重要的现实意义。然而费托合成的产物分布广泛，包括汽油、柴油、蜡、石脑油、低碳烯烃的等产品，并且没有选择性。因此对于费托合成产物的选择性控制具有重要的现实意义，也对催化剂的品质提出了很高的要求。如何通过新型的催化材料实现费托合成特定碳数的产物分布对工业生产和催化过程具有重大意义，成为亟待解决的技术问题。

多金属氧酸盐(POMs)是一类由前过渡金属(V,Nb,W,Mo,Ta)的最高氧化态离子组成的具有纳米尺寸结构的簇合物，具有很好的热稳定性、氧化还原稳定性和强酸性，在很多催化领域如酯化，烷基化，烯烃水合等催化过程中已经有了实际的应用。D’Souza和Kortz发现多酸阴离子可以稳定Pd,Au和Ag金属簇，对于加氢反应具有极好的活性，但催化反应的目标选择性还不够理想。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种金属多酸的钴基费托复合催化剂、其制备和评价方法，本发明复合催化剂适合用于费托合成反应，目标选择性高，易于回收利用，制备简单，环境友好，适宜工业化。

为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案：

一种金属多酸的钴基费托复合催化剂，由质量分数分别为5-60％的金属多酸催化剂和40-95％的钴基费托合成催化剂通过水热合成晶化的方法混合而成，金属多酸催化剂中的金属为Pd、Pt、Rh和Ru中的任意一种金属或任意几种金属，所述金属多酸催化剂为Keggin型杂多酸、Dawson型杂多酸、Anderson型杂多酸和Lindqvist同型多酸中的任意一种或任意几种的组合物，其中，所述Keggin型杂多酸的组成通式为：H_n[XM₁₂O₄₀]，X＝Si,Ge,P,As,B；M＝W,Mo；n＝0-5；所述Dawson型杂多酸的组成通式为：H_n[X₂M₁₈O₆₂]，X＝P,As；M＝W,Mo；n＝0-6；所述Anderson型杂多酸的组成通式为：H_n[XM₆O₂₄]或H_n[X(OH)₆M₆O₁₈]，X＝Al,Ga,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Th,Te,I；M＝W,Mo；n＝0-6；所述Lindqvist同型多酸的组成通式为：H_n[X_xM_yO₁₉]，X&M＝V,Nb,W,Mo,Ta；x+y＝6；n＝0-2；所述钴基费托合成催化剂中包含质量分数分别为1-60％的氧化钴和40-99％氧化物载体；所述催化剂载体为氧化铝、氧化锆、氧化硅和氧化钛中的任意一种材料或任意几种材料的混合物制成，所述催化剂载体为球形载体，其比表面积为100-500米²/克，其孔径为5-20纳米，其孔容为0.3～1.2毫升/克。

作为本发明优选的技术方案，所述Keggin型杂多酸的组成化学式为H₃PW₁₂O₄₀、H₄SiW₁₂O₄₀和H₅BW₁₂O₄₀中的任意一种或任意几种的组合物。

作为本发明上述技术方案中优选的技术方案，所述Dawson型杂多酸的组成化学式为H₆P₂Mo₁₈O₆₂和H₆As₂W₁₈O₆₂中的任意一种或任意几种的组合物。