[发明专利]一种用于合成气制低碳醇用钴镓催化剂

说明书

本发明提供了一种用于合成气制低碳醇用钴镓催化剂，所述催化剂为整块状的三维多孔结构催化剂，所述催化剂相比于粉末催化剂，具有机械性强度优良，传热性能高、局部热点低，有效的提高固相传质过程的特点，所述催化剂的比表面积为20‑50m²/g，所述催化剂的抗压强度为2‑4Mpa。

技术领域

本发明涉及一种用于合成气制低碳醇用钴镓催化剂，属于电化学去合金制备多孔材料领域，尤其涉及钙钛矿催化加氢制低碳混合醇。

技术背景

首先，低碳醇，是指含有两个或多个碳原子的醇，由于其广泛应用在化学品和聚合物工业中而备受关注，如合 成特定商业产品的原料和中间体，并且作为一种优良的汽油添加剂，可以提高汽油的辛烷值。目前，它们主 要通过粮食/糖发酵(如乙醇和异丁醇)或石油衍生的烯烃的水合作用(如重醇)获得。如果能从合成气(CO+H2) 直接制得低碳醇,则既可节约粮食，又能充分利用我国丰富的煤炭和天然气资源，从而缓解我国粮食的工业消 耗和缓解石油资源紧缺的矛盾。另一方面，温室效应导致全球气候环境恶化，关于二氧化碳气体的减排和其 综合利用受到世界各国的日益重视。在综合利用、变废为宝的研究中，二氧化碳加氢直接制低碳醇被认为是 既经济又有效的方法之一。

众所周知，合成气制低碳醇之所以研究了几十年仍未实现工业化，是因为合成气制低碳醇反应催化剂不能满足工业化需求，所以开发具有活性高、稳定性好的优异催化剂成为当前研究者们所一致追求的目标。到目前为止，应用在合成气制备低碳醇反应中的催化剂主要分为四类:以贵金属Rh基为代表的催化剂、以Mo基为首的催化剂、改性的甲醇合成催化剂以及改性的费托合成催化剂，改性的F-T合成催化剂是在F-T合成催化剂的基础上添加另一种活性组分来生成低碳醇，F-T合成反应的活性组分通常主要有Fe, Co, Ni三种，其中改性费托催化剂最常见的有Cu-Co基和Cu-Fe基两种体系。

依据我国“富煤、贫油、少气”的能源结构特点以及低碳醇在化工、药品及能源方面的广泛应用；由煤制合成气，合成气制低碳醇成为具有重大意义和前景的合成路线。然而，该路线经过几十年的研究仍没有实现工业化，归因于催化剂不能达到工业化要求。合成气制低碳醇是一个非常复杂的反应体系，涉及的副反应较多，产物较杂。因此，一个好的合成气制低碳醇反应催化剂需要同时具备好的活性，高的醇选择性，优异的稳定性，良好的抗积碳和抗烧结性能。除此之外，催化剂还需要同时具备两个活性位点，一个用于 CO 的解离吸附，即烃类的产生，一个用于 CO 非解离吸附，即醇类的生成，两者协同才能生成低碳醇。因此，想要同时满足以上几个要素，这无疑是一个难题。PTO 由于其具有组成多样性和均匀混合性等特点受到科研人员们的青睐。它可以使不同的离子均匀的混合在同一复合物分子中，当被还原后，活性物种能够迁移到催化剂的表面均匀分散，有利于活性的提高。此外，PTO 结构有利于活性物种间的协同作用，应用在 HAS 反应中，能够满足活性组分间相互作用的要求，对提高低碳醇的选择性有很大的帮助。因此，我们选择以 PTO 作为催化剂的前驱体，用于 HAS 反应中。然而，纯的 PTO 其表面积较小，不利于活性组分的分散，所以如何增大 PTO 的表面积也是我们需要解决的问题之一。