[发明专利]一种基于沥青烯高活性微量过渡金属催化剂的制备方法

说明书

一种基于沥青烯高活性微量过渡金属催化剂的制备方法，属于微量过渡金属催化剂的制备方法。包括下述步骤：将煤液化残渣和选取的溶剂混合，通过索式萃取法提取煤液化残渣中的沥青烯；带洁净刚玉管放置在管式炉中，在保护气氛下，将刚玉管高温部分的温度升高到反应温度；将带有沥青烯的刚玉舟放入管式炉中，一段时间后停止加热，在保护气氛下将反应炉冷却到室温；将带有过渡金属化学品的刚玉舟放入管式炉，在设定条件下，加热一段时间后冷却到室温，取出刚玉舟中样品，即得到沥青烯高活性微量过渡金属催化剂。优点：制备中，无常规易燃易爆气态和液态金属还原剂，环保且操作简便；金属负载量少，催化剂制备成本低；活性晶面多，催化活性较高。

技术领域

本发明涉及一种微量过渡金属催化剂的制备方法，特别是一种基于沥青烯高活性微量过渡金属催化剂的制备方法。

背景技术

催化剂是一种改变反应速率但不改变反应总标准吉布斯自由能，且其本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质。在一个总的化学反应中，催化剂的作用是降低该反应发生所需要的活化能，本质上是把一个比较难发生的反应变成了容易发生的化学反应。相对于铂、钌等贵金属催化剂，在催化领域，过渡金属催化剂因其较低的成本、较高的储量和较好的催化活性而常受到极大的关注。其中少量或微量过渡金属催化剂，因通常暴露的晶面较多，活性较高且成本更加低廉，同时由于常规的气态、液态还原剂还原负载方法难以有效控制催化剂的负载量，因而微量和超低量过渡金属催化剂成为催化领域的研究热点。

煤直接液化残渣是煤直接催化加氢后产物，其中含有较多的萘等有机小分子，同时含有沥青烯、前沥青烯等分子量相对较大的有机物。然而由于技术等因素，这些有机物一直没有得到合理的开发和利用，因而一直成为煤直接液化后较大的环境负担。如果将其中的沥青烯提取并碳化用作过渡金属催化剂的载体，特别是用作微量过渡金属催化剂的载体，将是一有效的高附加值利用方式。而对于这种催化剂的设计制备，目前尚无报道。

发明内容

本发明的目的是要提供一种基于沥青烯高活性微量过渡金属催化剂的制备方法，解决煤液化残渣中沥青烯作为催化剂应用及拓宽沥青烯的应用的问题。

本发明的目的是这样实现的：微量过渡金属催化剂的制备方法，包括下述步骤：

a、采用索式萃取法提取沥青烯，将煤液化残渣和沥青烯萃取溶剂混合，在50-90℃对煤液化残渣中的沥青烯进行萃取；

b、将洁净刚玉管放置在管式炉中，在氩气、氮气或氨气气氛下，将刚玉管高温部分的温度升高到反应温度；

c、将带有沥青烯的刚玉舟放入管式炉中，1-2h后停止加热，在氩气、氮气或氨气气氛下将反应炉冷却到室温；

d、将另一带有过渡金属样品的刚玉舟放入管式炉，在设定条件下：即在900-1500℃，常压及氩气、氮气或氨气气氛下或真空状态下，真空时真空度为0～-0.1；加热1-6h后冷却到室温，取出刚玉舟中样品，即得到沥青烯高活性微量过渡金属催化剂。

所述的沥青烯萃取溶剂为苯、甲苯和二甲苯。

所述的沥青烯为碳源；氩气、氮气或氨气为保护气；所述气体的流速为0.05～0.6L/min。

所述反应温度为900-1500℃。

所属的金属样品为Fe、Co、Ni、V、Cr、Mn、Cu、Zn、Ti、Mo和W活性过渡金属。

有益效果，由于采用了上述方案，本发明以沥青烯基碳为载体制备活性催化剂，利用微量金属的单原子或少原子簇暴露的活性晶面多，活性位多，进而催化活性高。功能范围：可用于所有涉及过渡金属催化剂的催化反应。其产生的积极效果主要表现为催化效率高、产物的选择性好及在电催化应用中过电位低等。解决了煤液化残渣中沥青烯作为催化剂应用及拓宽沥青烯的应用的问题，达到了本发明的目的。

具有如下优点：填补煤液化残渣中沥青烯的应用缺失，拓宽沥青烯的应用。