[发明专利]一种高性能钴基催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种用于费托合成固定床反应的钴基催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)按钴基催化剂的重量百分比，将表面活性剂、TiO₂和水混合，冷冻，然后冷冻干燥，得到冷冻干燥TiO₂载体；

2)按照等体积浸渍，将可溶性钴盐水溶液与步骤1)得到的冷冻干燥TiO₂载体混合浸渍，得到钴基催化剂前驱体；或者，按照等体积浸渍，将可溶性钴盐和可溶性锰盐水溶液与步骤1)得到的冷冻干燥TiO₂载体混合浸渍，得到钴基催化剂前驱体；

3)将步骤2)得到的钴基催化剂前驱体干燥、焙烧，得到钴基催化材料；

4)将步骤3)得到的钴基催化材料还原，得到所述钴基催化剂；

步骤1)中，所述表面活性剂选自聚合物Pluronic P-123和Pluronic F-127中的至少一种；

步骤3)中，所述干燥为：将步骤2)得到的钴基催化剂前驱体冷冻，然后再冷冻干燥；在NO气氛下进行焙烧；

以钴基催化剂总重量计，所述钴基催化剂包括以下重量百分比的各组分：

Co：10～40％；

Mn：0～5％；

TiO₂：55～90％；

所述钴基催化剂具有层状结构。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，还包括如下技术特征中的至少一项：

1)所述表面活性剂占表面活性剂和TiO₂总质量的5～25wt％；

2)水与TiO₂的质量比为50：100～200：100；

3)在真空条件下进行冷冻干燥；

4)冷冻干燥的温度为-30～-60℃；

5)冷冻干燥的时间为8～48h。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，还包括如下技术特征中的至少一项：

1)焙烧温度为200～500℃；

2)焙烧时间为4～16h。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，还包括如下技术特征中的至少一项：

11)冷冻干燥的温度为-30～-60℃；

12)冷冻干燥的时间为8～48h；

13)在真空条件下进行冷冻干燥。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤4)中，还原温度为200～500℃。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤4)中，还原时间为2～12h。

7.一种如权利要求1至6任一项所述的制备方法制备得到的钴基催化剂的应用，其特征在于，所述钴基催化剂用于以CO和H₂为原料气的费托合成固定床反应。

8.根据权利要求7所述的钴基催化剂的应用，其特征在于，所述原料气中H₂与CO的摩尔比为1～3，反应质量空速为1000～6000mL/(gcat·h)，反应压力为1.0～3.0MPa，反应温度为200～240℃。