[发明专利]一种以硫酸亚铁为原料制备铁基催化剂的方法及其铁基催化剂

说明书

本发明公开了一种以硫酸亚铁为原料制备铁基催化剂的方法，属于催化剂及其制备领域，包括：利用去离子水溶解硫酸亚铁得到硫酸亚铁溶液，再将草酸倒入硫酸亚铁溶液中，搅拌、混合均匀，得到黄色浑浊液；对黄色浑浊液进行离心分离得到黄色沉淀物，取出黄色沉淀物，将单糖倒入沉淀物中搅拌均匀，经过干燥和焙烧变为黑色固体，得到铁基催化剂。本发明能够简单而有效的降低“硫元素”对催化剂反应性能毒害，保证催化剂的反应性能，操作简单，废水产生量少。

技术领域

本发明属于一种催化剂及其制备领域，具体地说涉及一种以硫酸亚铁为原料制备铁基催化剂的方法及其铁基催化剂。

背景技术

铁基催化剂是一种使用场合较多的催化剂材料，如应用于水汽变换反应(现代化工,2011,31增刊(1):103.)、费托反应(Applied Catalysis A:General 1999,186:3)、芬顿反应(现代化工,2017,37(7):78.)和合成氨反应(化工学报,1999,50:671.)等。

在以铁盐作为催化剂制备原料时，硝酸铁是常用的原料，公开号为US4617288A的美国专利说明书公开了一种采用连续共沉淀法制备低氮含量的铁基催化剂的方法，具体为：将计量比例的硝酸铁与硝酸铜混合溶液及适当浓度的氨水溶液用泵打入一个带搅拌高位槽，沉淀浆液连续导入沉降槽，抽滤，用去离子水洗涤至无硝酸根，再加入一定量的K₂CO₃溶液，打浆，烘干，焙烧，制得含氮量低于100ppm的催化剂，该法适合工业化连续生产。

公开号为CN1113905C的专利说明书公告了一种用于浆态床反应器的费-托合成铁基催化剂的制备方法，具体为：用硝酸溶解金属铁和铜获得硝酸亚铁、硝酸铁和硝酸铜的混合液，溶解时须向溶液中通入氧气，以降低一氧化氮含量，溢出的少量NO₂用KOH溶液吸收除去。将氨水加入热的硝酸盐混合液中，获得沉淀浆液，然后用无氯高质量的水洗涤至无硝酸铵，随后加入碳酸钾溶液，打浆，然后用喷雾干燥器喷雾干燥，除去大部分水分，获得粗略的球形的催化剂颗粒，最后催化剂在空气中加热到约315℃除去残余水分，使催化剂稳定化。

铁基催化剂中的原料，硝酸铁市场价格远高于硫酸亚铁，而硫酸亚铁则很少被使用，原因是使用硫酸亚铁时，公认的催化剂毒物“硫元素”可能在催化剂中有较高残留，造成催化剂活性中心被中毒，失去促进化学反应的功能。

公开号为CN1159098C的专利说明书公告了通过氧化剂H₂O₂氧化获得硫酸铁溶液，然后与硝酸镧和铜盐混合溶液混合，用碱性化合物进行快速共沉淀，沉淀浆液使用去离子水洗涤后，料浆进一步加入不同模数的硅酸钾水玻璃溶液，然后喷雾干燥制得铁基催化剂，或烘干焙烧后压片成型制得适于固定床反应器的铁基催化剂，上述发明专利是先采用双氧水将硫酸亚铁氧化为硫酸铁，再通过沉淀反应和用去离子水反复对沉淀物进行洗涤。这种操作是以产生大量废水为代价获得催化剂的。

发明内容

本发明提供一种以硫酸亚铁为原料制备铁基催化剂的方法，通过加入草酸和单糖降低铁基催化剂中的硫元素的影响，保证催化剂的反应性能，废水产生量少。

一种以硫酸亚铁为原料制备铁基催化剂的方法，包括：

(1)利用去离子水溶解硫酸亚铁得到硫酸亚铁溶液，将草酸加入硫酸亚铁溶液中，搅拌均匀，得到黄色浑浊液；

(2)离心分离所述黄色浑浊液得到黄色沉淀物，将单糖加入黄色沉淀物中，搅拌均匀后进行干燥得到黑色固体，焙烧，得到铁基催化剂。