[发明专利]一种形貌可控的均匀棒状结构铁/石墨烯催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种形貌可控的均匀棒状结构铁/石墨烯催化剂，其特征在于：包括以下重量份数的组分：

（a）20-50份的α-FeOOH与Fe₂O₃的混合相；

（b）0.05-10份选自钾和钠元素中的一种元素或其氧化物；

（c）15-90份石墨烯；

所述的形貌可控的均匀棒状结构铁/石墨烯催化剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）用Hummer法制备氧化石墨，洗涤，超声得到氧化石墨烯的均匀溶液；

（2）将铁盐的溶液加入到氧化石墨烯水溶液中，并搅拌均匀，得到物料A；

（3）将物料A进行超声，并在此过程中加入碱液，调节pH值为8.0-12.0，得到物料B；碱液包括NaOH、KOH、Na₂CO₃、K₂CO₃中的一种，或其中的几种；碱液需在超声的过程中缓慢加入；

（4）将物料B移入水热釜中，进行水热处理；

（5）水热反应结束后，用大量的去离子水和乙醇的混合溶液洗涤，并离心，然后在烘箱中干燥催化剂，得到定制形貌的Fe/石墨烯催化剂；

（6）将所得的Fe/石墨烯催化剂破碎、筛分，并在保护气氛下进行热处理焙烧，冷却后得到所需的催化剂。

2.根据权利要求1所述的形貌可控的均匀棒状结构铁/石墨烯催化剂，其特征在于：所述铁盐为硝酸铁、氯化铁、氯化亚铁、草酸铁、柠檬酸铁铵、亚硫酸铁、醋酸铁、乙酰丙酮铁中的一种，或其中的几种。

3.根据权利要求1所述的形貌可控的均匀棒状结构铁/石墨烯催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，氧化石墨烯水溶液中，氧化石墨烯与去离子水的质量比为1:800-2000。

4.根据权利要求1所述的形貌可控的均匀棒状结构铁/石墨烯催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，水热的温度为120-240℃，洗涤液中去离子水与乙醇的质量为1:1-1:20。

5.根据权利要求1所述的形貌可控的均匀棒状结构铁/石墨烯催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（5）中，干燥箱温度为40-80℃。

6.根据权利要求1所述的形貌可控的均匀棒状结构铁/石墨烯催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（6）中，热处理的气氛包括H₂、Ar、CO+H₂、空气中的一种；热处理的温度为200-800℃；热处理的时间为4-16小时。

7.一种权利要求1所述的形貌可控的均匀棒状结构铁/石墨烯催化剂在合成气直接制取α-烯烃中的应用，其特征在于：

催化剂用于合成气制α-烯烃的反应条件为：小型固定床反应器催化剂的装填量为3ml，温度240-340℃，反应压力0.5MPa-5.0MPa，合成气中H₂与CO体积比为0.67-3.0，空速为3-50L•g^-1cat•h^-1；α-烯烃在碳氢化合物中的选择性能达到65%，催化剂能连续稳定运行3000小时。