[发明专利]一种生物质转化为烃类化合物的催化剂制备方法

说明书

本发明一种生物质转化为烃类化合物的催化剂制备方法以生物质为载体原料，与金属化合物混合后置于真空马弗炉煅烧1～3h，制得金属负载生物炭用作生物质转化为烃类化合物催化剂，其中金属的量为干燥生物质粉末的5wt.%～20wt.%。本发明制得的金属粒径在10～40 nm，并均匀负载于生物质炭，孔隙丰富，活性基团易暴露，比表面积为290～341m²/g，催化效率高，可有效地对生物质进行脱氧脱氮从而转化为烃类化合物，生物质油品中烃类化合物含量高达83%，品质高，工艺简便，操作安全，成本低，能加快生物能源的商业化应用的步伐。

技术领域

本发明涉及一种生物质转化为烃类化合物的催化剂制备方法，具体属于化学及环境技术领域。

背景技术

化石能源中，以烃类化合物为主要成分的汽油为运输行业提供了超过95%的能源需求，但以目前确定的储油量，这种化石能源将在50年后消耗殆尽，同时还会带来温室效应等环境问题。尤其是我国确立“3060双碳”目标以来，寻找可替代化石能源的新型可再生能源迫在眉睫。生物质作为一种新型能源，可以有效减少温室气体的排放，具有广泛的社会和经济效益。热解作为一种高效快速的热化学转化方式，能有效地将生物质转化为生物油等可用液体燃料。然而，生物质能源的利用远低于其实际潜力，其主要瓶颈在于热解产生的生物油含氧含氮量高，使得所获得的生物能源热值低、粘度高、性质不稳定而难以利用。因此，解决生物质转化生物油过程中氧氮脱除是发展生物能源的重要趋势。

催化剂的使用是减少氧氮含量而提升生物油品质的重要手段，其中以分子筛应用最为普遍。然而，这类传统催化剂生产成本较高，催化功能单一，易结焦失活。此外，目前用于生物质催化热解的催化剂主要集中在脱氧效率的提升上，对于脱氮的研究非常稀少；在有限的报道中也发现常用的商业催化剂对含氮化合物催化转化效率低下，脱氮率不足20%。然而，有些生物质含氮量较高（如藻类、畜禽粪便及污泥等），其热解后会形成大量的含氮类物质，影响生物油中烃类的形成。因此，发明一种用于富氮生物质脱氧脱氮转化富烃燃油的催化剂材料很有必要。生物炭作为生物质热转化产生的固体残渣，孔隙度高、表面积大、抗结焦性强、活性基团含量高，在催化方面具有广阔的应用前景。尽管如此，单纯生物炭催化剂仍然缺乏有效的催化转移氢化活性位点，使得脱氧脱氮效率受到很大限制。传统金属负载类催化剂虽然可以提升催化活性，但是其制备方法如浸渍法、吸附法、沉积法及离子交换法以及包括后续的氢气还原激活等工艺复杂，成本昂贵，成为其规模化应用的主要障碍。本发明提出以生物质和金属化合物为共同原料，经真空马弗炉煅烧制备的新型金属负载生物炭催化剂具备催化活性高、制作成本低以及制备方法简单高效且安全可靠的优势，将其应用于生物质催化热解，可有效将生物质经脱氧脱氮转化为烃类化合物。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种用于催化生物质脱氧脱氮为烃类化合物的催化剂制备方法。

本发明一种生物质转化为烃类化合物的催化剂制备方法以生物质作为载体原料，与金属化合物混合后置于真空马弗炉煅烧，制得的金属负载生物炭用作生物质转化为烃类化合物的催化剂，具体过程如下：

步骤1：将干燥的生物质粉末与金属化合物充分研磨混合，其后加水使混合物充分浸渍，并通过搅拌使生物质粉末与金属化合物分散均匀；其中金属的量为干燥生物质粉末的5wt.%～20wt.%；

步骤2：将上述分散均匀的混合物进行烘干，干燥后的混合物采用坩埚盛装并置于真空马弗炉中煅烧1～3h，产物冷却后经过洗涤、干燥及研磨处理，得到金属负载生物炭催化剂，即生物质转化为烃类化合物的催化剂。

所述的金属化合物为镍、钴、钌、铜、铁的氯化物、硫酸盐、硝酸盐或醋酸盐中的至少一种。

所述的煅烧温度为600~900°C，升温速率为5～10°C/min。

所述的用于催化剂制备的生物质原料为木质纤维、木质素或微藻。

本发明的有益效果：