[发明专利]一种由水滑石衍生的含铁尖晶石催化剂、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种由水滑石衍生的含铁尖晶石催化剂、制备方法及其应用，该催化剂是以具有水滑石层状结构的催化剂前体，经过焙烧和碳化得到的，该催化剂前体主要是由包含具有FeM的金属离子溶液和碱液经共沉淀法或水热法制得本发明的催化剂比表面积大、活性组分分布均匀、不易团聚和烧结，对于二氧化碳加氢制液体燃料具有较高的反应活性及烃类的选择性。

技术领域

本发明涉及一种用于二氧化碳加氢制液体燃料的催化剂的制法及其应用，特别是涉及一种用于二氧化碳加氢制液体燃料的由水滑石衍生的含铁尖晶石催化剂的制法及其应用。

背景技术

二氧化碳排放量过高，导致了一系列环境问题。如温室效应、海洋酸雨、冰川融化等。为了解决这些问题，我们针对二氧化碳排放问题提出了一些解决办法，如收集之后并进行储存的方法，还有储存起来将其进行转化的方法。由于收集并储存的方法成本高且具有泄露的可能，所以我们认为将其转化的方法更加具有科学性。同时，我们也注意到我国的能源现状是富煤贫油少气的，我们对液体燃料的需求十分迫切。如果我们能将二氧化碳转化为液体燃料，必然对缓解二氧化碳排放量过大和能源枯竭问题有极大的作用。将二氧化碳转化为液体燃料的主要问题在于催化剂的开发问题。开发出高选择性、高活性、长寿命的催化剂及优化其工艺条件便显得十分重要。

水滑石，是一种天然存在的矿物，具有类似水镁石Mg(OH)₂结构的层状阴离子无机材料，其骨架层由阳离子构成，阴离子嵌于层之间。其分子式一般为其中,M²⁺是+2价的金属离子，M³⁺为+3价的金属离子，A为具有n负电荷的阴离子，x一般为0.2至0.5。水滑石因其具有特殊的层状结构，同时具备大量的碱性位点，能够大量吸附酸性二氧化碳分子。同时因为其独特的二价离子与三价离子相互紧密排列的特点，可以借助这种结构形成亲密度较高的多金属催化剂，有利于具有逆水煤气活性的金属和具有费托反应活性的金属进行紧密的结合，从而研究亲密度对具有逆水煤气活性的金属和具有费托反应活性的金属的多金属催化剂的二氧化碳加氢催化性能的影响。水滑石前驱体高温煅烧后会产生含铁尖晶石催化剂，含铁尖晶石催化剂的另一金属在空间结构上为四面体位置，稳定在氧化物晶格结构中，保持了金属的高分散度，避免了其快速烧结，还具有高的活性和稳定性。含铁尖晶石催化剂在碳化过程中有利于生成碳化铁(费托合成的活性相)，在二氧化碳加氢的催化过程中展现出优异的性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于二氧化碳加氢制液体燃料的由水滑石衍生的含铁尖晶石催化剂的制法及其应用。通过以水滑石为前体，制备得到的用于二氧化碳加氢制液体燃料的催化剂，具有活性位点分散均匀、不易团聚和烧结、反应活性高、比表面积大、反应条件温和、稳定性好、寿命长，且对C₅⁺烃类选择性高等特点。

本发明的由水滑石衍生的含铁尖晶石催化剂，是将具有水滑石层状结构的催化剂前体，经过煅烧和碳化得到；该催化剂前体，主要是由包括具有下列通式(Ⅰ)的金属离子溶液和碱液经共沉淀反应所得；

FeM(Ⅰ)

其中，M选自M₁、M₂、M₃中的至少一种；

M₁为Cu²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺中的一种或多种离子；

M₂为除Cu²⁺、Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺外的二价金属离子；

M₃为除Fe³⁺外的三价或四价金属离子；

Fe/M₁的摩尔比为：1/0.05-1/10，优选1/0.1-1/3