[发明专利]一种光热催化一氧化碳加氢制备高碳烃用钴基催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种光热催化一氧化碳加氢制备高碳烃用钴基催化剂在光热催化费托反应中的应用，所述应用为在光可以通过的密闭反应釜中加入钴基催化剂，通入稀释的合成气，进行全光谱光照，采用气相色谱仪检测产物随时间变化；所述合成气为包括CO、H₂和N₂的混合气体，其中所述CO、H₂和N₂的体积比为20:60:20。本发明的催化剂成本低廉，制备方便，工艺简单，便于大规模生产，首次将制备出的这种钴基催化剂用于光热催化费托反应，产物中高碳烃有很高的选择性，这一工艺将有望应用于工业生产。

技术领域

本发明涉及光热催化技术领域。更具体地，涉及一种光热催化一氧化碳加氢制备高碳烃用钴基催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着世界人口的递增，能源及环境问题的日益加剧，迫切的需要我们开发一种清洁的制备能源的技术。化石燃料本身的储量是有限的，同时燃烧化石燃料时会释放大量温室气体并且会产生大量对环境污染的气体，所以开发一条清洁的可持续的能源路径，成为了众多研究者们高度关注的问题和重大的科学战略。太阳能由于其取之不竭、环保无污染、可循环利用等优点，在未来的新能源利用开发中占据不可替代的地位。费托合成作为一种传统的制备能源的技术更是受到了人们的重视，如何能够利用清洁的能源如太阳能来驱动费托反应是我们急需探讨的一个话题。费托反应都是在高温高压中进行的，高温反应加速了积碳的形成和催化剂烧结导致催化剂的失活；同时从能量和效率上讲都是极其浪费的，如何在较温和条件下驱动费托反应，一直以来是催化及化学领域最前沿和极具挑战的课题，近年来，利用太阳能替代传统的热能来驱动CO加氢制备高碳烃类已经被证明是非常有前景的新思路。利用太阳能驱动催化技术将太阳能转化为化学能，已被认为是解决未来可再生能源的最佳途径之一。

水滑石是一类独特的层状阴离子型化合物，其主体层板结构类似于水镁石Mg(OH)₂，层板为八面体MO₆共棱边，金属离子占据八面体中心，由于主体层板的元素组成可调，层间客体的可调控性，水滑石在催化、载体和功能材料方面有诸多应用。以水滑石为前驱体，利用其自身的晶格定位效应和结构拓扑转化效应，通过焙烧还原，水滑石作为前体或刚性、稳定的模板，诱导限域形成具有高分散性和高负载型廉价金属纳米催化剂，以此代替传统贵金属催化剂有望在费托反应中有很好的选择性。

因此，本发明提供一种光热催化一氧化碳加氢制备高碳烃用钴基催化剂，能够光热催化一氧化碳加氢制备高选择性的高碳烃。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种光热催化一氧化碳加氢制备高碳烃用钴基催化剂。

本发明的另一个目的在于提供一种光热催化一氧化碳加氢制备高碳烃用钴基催化剂的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供一种光热催化一氧化碳加氢制备高碳烃用钴基催化剂的应用。

本发明基于水滑石的层状结构及层板二价和三价金属离子的比例可调控性，通过高温还原制备高负载量和高分散性钴基催化剂，并首次用此催化剂光热催化费托反应，且其产物有较高的高碳烃选择性。

为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：

一种光热催化一氧化碳加氢制备高碳烃用钴基催化剂，其化学式为Co/Al₂O₃。

为达到上述第二个目的，本发明采用下述技术方案：

一种上述光热催化一氧化碳加氢制备高碳烃用钴基催化剂的制备方法，包括如下步骤：

1)配制混合金属盐溶液：将钴盐、铝盐溶解于去离子水中，加入沉淀剂，充分溶解后加入水热釜中，在90～120℃条件下反应，晶化8～24h，得到粗产物；

2)将步骤1)得到的粗产物洗涤、干燥，即得到前驱体水滑石材料；