[发明专利]一种Mo2C/NMC催化剂及其制备方法和在油酸加氢脱氧反应中的应用

说明书

本发明公开了一种Mo₂C/NMC催化剂，为以活性炭为载体的负载型催化剂，是碳化钼负载在载体上，负载量以钼元素为载体的10～30wt％；所述的载体为聚苯胺掺氮的活性炭载体。制备掺氮的活性炭：使用氧化剂预处理活性炭，然后将预处理的活性炭与苯胺的酸溶液混合，低温搅拌下在过硫酸铵作用下发生聚合反应将聚苯胺包裹在活性炭表面，热解得到掺氮的活性炭；负载碳化钼：使用钼酸铵溶液通过等量浸渍的方式负载到掺氮的活性炭上，制得催化剂前驱体，无氧环境下焙烧、钝化得到Mo₂C/NMC催化剂。氮掺杂有效提高了催化剂的加氢脱氧活性，液体产物中含9～18个碳的烷烃的含量提高了5.09～13.78wt％。

技术领域

本发明属于催化剂领域，涉及用于油酸加氢脱氧反应的催化剂及制备方法。

背景技术

人口的急剧增长和社会现代化进程的加速，使得人们对能源的需求日益增加。传统的化石燃料，包括煤炭、石油和天然气，储量有限，生产周期漫长，而且氮和硫的含量相对较高，过度的使用会造成严重的环境问题。

为了降低对化石燃料的依赖，并解决当前的环境问题，开发出一种可再生的、绿色的以及经济性的新型能源已经迫在眉睫。使用动植物油脂为原料制备生物柴油成为研究的热点。通过转酯化反应可以将油脂中的甘油三酯转化为脂肪酸单酯，即第一代生物柴油。第一代生物柴油可以和传统的化石柴油混合使用。相比于第一代生物柴油，利用动植物油脂通过加氢制得的类似柴油组分的链烷烃类化合物，即第二代生物柴油，具有热值较高，黏度低，密度低和十六烷值高等优点。第二代生物柴油，即绿色柴油，具有和石化柴油相同的化学成分，因此成为当前的研究热点。

当前，绿色柴油制备过程中使用的催化剂主要是硫化后的过渡金属催化剂(比如Mo和Ni)和贵金属催化剂(如Pd和Pt)。过渡金属在使用前需要使用H₂S硫化，会对环境造成比较大的污染，而贵金属储量有限，成本高昂，这些问题极大地限制两种催化剂的大范围使用。

发明内容

本发明的目的在于开发一种Mo₂C/NMC催化剂及其制备方法和在油酸加氢脱氧反应中的应用，该催化剂具有活性位的颗粒尺寸小、分散度高、加氢脱氧催化活性高等特点，可以将油酸高效转化为第二代生物柴油。

为了实现该目的，本发明采用的技术方案为：一种Mo₂C/NMC催化剂，为以活性炭为载体的负载型催化剂，是碳化钼负载在载体上，负载量以钼元素计为载体的10～30wt％；所述的载体为聚苯胺掺氮的活性炭载体。

制备所述的Mo₂C/NMC催化剂的方法，步骤如下：

1)制备掺氮的活性炭：使用氧化剂预处理活性炭，然后将预处理的活性炭与苯胺的酸溶液混合，低温搅拌下在过硫酸铵作用下发生聚合反应将聚苯胺包裹在活性炭表面，热解得到掺氮的活性炭；

2)负载碳化钼：使用钼酸铵溶液通过等量浸渍的方式负载到掺氮的活性炭上，制得催化剂前驱体，无氧环境下焙烧、钝化得到Mo₂C/NMC催化剂。

所述的氧化剂为质量百分比浓度为30％的过氧化氢溶液，预处理温度为50～100℃。

苯胺与活性炭的使用质量比例为1～5:10。

热解温度为700～900℃，热解时间为2～4h。

焙烧条件为：在氢气气氛下，以5℃/min的升温速率从室温升温至450℃，再以1℃/min的升温速率升至500～1000℃，保持2h后降至室温。

钝化条件为：在1％O₂/N₂气氛中钝化2～6h。

所述的Mo₂C/NMC催化剂在油酸加氢脱氧反应中的应用。