[发明专利]一种用于费托合成的可控晶面钴催化剂及其制法和应用

权利要求书

1.一种用于费托合成的可控晶面钴催化剂，其特征在于催化剂为核壳结构，由内核活性组分Co₃O₄和载体组成，其重量百分比组成为：钴：5–40%，载体为60–95%。

2.如权利要求1所述的一种用于费托合成的可控晶面钴催化剂，其特征在于所述载体由碳和介孔二氧化硅组成，其重量百分比组成为：碳：1–20%，二氧化硅为80–99%。

3.如权利要求1所述的一种用于费托合成的可控晶面钴催化剂，其特征在于催化剂织构性质特征是：催化剂颗粒尺寸为50 nm–1.6 μm、内核晶粒具有包括六方纳米片状、纳米片状、纳米立方体状、八面体状、纳米棒状或纳米削角立方体状的形貌，对应的Co₃O₄晶面包括{112}、{311}、{001}、{111}、{110} 或{012}，尺寸为20 nm–1.5μm、壳层厚度为10–100 nm、比表面积为30–150 m² g^-1、平均孔径为5–20 nm、孔容为0.2–1.5 mL g^-1。

4.如权利要求1-3任一项所述的一种用于费托合成的可控晶面钴催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）按钴源、表面活性剂、碱溶液、乙醇和去离子水按质量比为1 : 0 – 3.2 : 0.1–20.9 : 0–30 : 4–195，将钴源、表面活性剂、碱溶液、乙醇和去离子水混合均匀，在均相反应器110-220℃条件下保持2–28 h获得Co的前驱体，将此前驱体过滤、洗涤、60–100℃干燥6–12h，并以1–3℃ min^-1的升温速率在350–800℃下煅烧2–8h，得到具有Co₃O₄；

（2）将步骤（1）所述的Co₃O₄和碳源按质量比为1 : 1.4–2.8的比例超声分散到无水乙醇中，形成2.3–3.7wt%浓度的悬浮液，超声混合均匀；

（3）向步骤（2）悬浮液中加入氨水，50–90℃水浴搅拌条件下调节PH值到9–11，继续搅拌30 min；

（4）按硅源与混合液体积比为1 : 5–10，在继续搅拌条件下，向步骤（3）混合液中缓慢滴加硅源，滴加结束后，在于50–90 ℃水浴条件下继续搅拌2 –8 h；

（5）将步骤（4）得到的固体产物过滤、洗涤、干燥，在氮气气氛下，于350–800℃，焙烧3–10 h得到催化剂。

5.如权利要求4所述的一种用于费托合成的可控晶面钴催化剂的制备方法，其特征在于步骤（1）中所述钴源为硝酸钴、乙酸钴、氯化钴或硫酸钴中的一种。

6.如权利要求4所述的一种用于费托合成的可控晶面钴催化剂的制备方法，其特征在于步骤（1）中所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、羧甲基纤维素或改性淀粉中的一种。

7.如权利要求4所述的一种用于费托合成的可控晶面钴催化剂的制备方法，其特征在于步骤（1）中所述碱溶液为NaOH、氨水、Na₂C₂O₄或尿素中的一种。

8.如权利要求4所述的一种用于费托合成的可控晶面钴催化剂的制备方法，其特征在于步骤（2）中所述碳源为聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、羧甲基纤维素、改性淀粉或壳聚糖中的一种或几种的混合物。

9.如权利要求4所述的一种用于费托合成的可控晶面钴催化剂的制备方法，其特征在于步骤（4）中所述硅源为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、硅凝胶或硅溶胶中的一种。

10.如权利要求4所述的一种用于费托合成的可控晶面钴催化剂的制备方法，其特征在于步骤（4）中所述硅源用乙醇稀释，纯硅源和乙醇的体积比为1:5-50。