[发明专利]一种溶剂配位金属催化剂的制备方法及应用

说明书

本发明属于能源转化利用技术领域，具体涉及一种用于煤炭/生物质等合成气(CO+H₂)制备低碳醇催化剂的制备方法及应用。所述催化剂以介孔材料为载体，通过多羟基溶剂配体与金属离子的配位作用，诱导金属离子进入载体孔道内部，金属离子在原子尺度上相互临近；高温惰性气氛下，溶剂配体热解生成的无定形碳可将高价态的金属原位还原成活性纳米颗粒。介孔材料的孔道和无定形碳共同发挥同步限域的作用，有效抑制了金属颗粒的团聚和烧结，得到了纳米级、高活性、高分散的活性金属粒子。采用本发明的催化剂，可以解决以往用于煤炭基或生物质基合成气制备低碳醇过程中CO转化率低，催化剂稳定性差，产物碳数分布宽，尤其是乙醇选择性差的问题。

技术领域

本发明属于能源转化利用技术领域，具体涉及一种煤炭基或生物质基合成气(CO+H₂)制备低碳醇催化剂的制备方法及应用。

背景技术

原油储量的减少和环境污染的加剧，激发了化石能源清洁高效转化及可再生能源开发利用的研究热潮。以煤炭基/生物质基合成气(CO+H₂)为原料直接催化转化制备低碳醇(C₂₊醇)是煤炭和生物质清洁转化利用的选择。低碳醇可进一步合成高值化学品、药物、增塑剂、润滑剂、洗涤剂、尤其是作为燃料或燃料添加剂时，具备高辛烷值及低污染物排放等优良品质，已被证实可与汽油混配成油-醇混合动力燃料。合成气制备低碳醇过程中基元反应多，产物体系复杂，副产物有烷烃、低碳烯烃、CO₂等，如何提高CO的转化率和低碳醇的选择性，即提高低碳醇的产率，成为低碳醇产业大规模工厂化生产的技术瓶颈，其中高活性高稳定性催化剂的研发是研究的热点和难点。

在煤炭基/生物质基合成气制备低碳醇体系中CuCo基催化剂由于储量丰富，价格低廉，反应条件温和，CO加氢活性和低碳醇选择性高，碳链增长能力强，是目前最具工业应用前景的催化剂。机理层面：桥型吸附的CO分子在Co⁰活性位点上发生解离吸附，解离态的C^*直接加氢得到CH_y^*，C-C耦合再加氢获得C_xH_y^*，而Cu⁰活性位点上发生CO线性吸附，生成非解离态的CO^*，C_xH_y^*迁移到Cu0活性位点上与CO^*发生插入反应氢化后生成低碳醇。因此，Cu和Co的协同作用对于低碳醇的合成至关重要，研究表明Cu和Co活性中心越接近越能更好地发挥协同催化作用。因而开发高度分散亲密接触的CuCo双活性催化剂可有效的促进低碳醇合成向产业化迈进。