一种铁基催化剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种催化剂的制备方法，特别是设及一种铁基催化剂的制备方法。
【背景技术】
[0002] 汽油，外观为透明液体，主要成分是C4~C12脂肪控和环控类化合物。汽油主要应 用于内燃机和汽车引擎。工业上汽油主要由石油分馈或重质馈分裂化制得。原油经蒸馈、催 化裂化、热裂化、加氨裂化、催化重整等过程产生汽油组分。但随着世界经济的高速发展，石 油资源的日益短缺，环境污染的日益严重W及生物质技术的迅速发展，费托合成(。13油6'-Tropsch synthesiS:将煤、天然气、生物质间接转化为液体燃料W及高附加值化学品的一 种重要的工艺过程)再次引起了世界各国的广泛关注。结合我国"富煤、缺油、少气"的资源 特征，发展W煤为原料制取石油类产品的煤化工技术，实施石油代替战略，是关系我国经济 长期稳定发展和能源安全的重大课题，也是实现国家煤代油"战略的必然选择。但是，费 托产物非常复杂，采用不同的铁基、钻基或者贵金属催化剂，液态产物的选择性差别较大。 其中，铁基催化剂价格便宜，地壳中含量大，成为最重要的费脱催化剂的来源。
[0003] 金属催化剂是固体催化剂中研究得最早、最深入，同时也是获得最最广泛应用的 一种催化剂。它是工业催化中最重要的一类催化剂。按其作用分类，金属催化剂可W起到加 氨、脱氨、氧化、异构化、环化等作用。按照价格分类，金属催化剂包括贱金属催化剂，如:Ni、 Cu、Co、Fe等；W及贵金属催化剂，如:？1:、？(1、咖、化等。目前，纳米金属催化剂的制备方法主 要包括化学法和物理法。其中化学法中主要有浸溃法、共沉淀法、均相沉积法、溶胶-凝胶法 和微乳液法等;物理法有气相沉积法、原子沉积法、瓣射法W及固相研磨法。化学法中，共沉 法W及均相沉积法制备地纳米金属催化剂制备过程中反应条件溫和，容易控制，且设备投 入小，制备的金属粒度分散均匀可控。而且所制备的催化剂在催化反应中活性较高，因此在 生产中广泛应用。但是，在采用共沉法W及均相沉积法制备纳米金属催化剂的过程中，由于 广泛采用了较便宜的金属硝酸盐前驱体，有大量的含硝酸根的废水产生，对环境造成的极 大影响，环境不友好。因此，在实施绿色化学、倡导绿色合成化学的今天，开发一种简单易行 的、无污染的金属催化剂制备方法十分必要。
[0004] 稻壳为稻谷外面的一层壳，是由外颖、内颖，护颖和小穗轴等几部分组成，外颖顶 部之外长有鬟毛状的毛。正稻壳则是由一些粗燥的厚壁细胞组成，其厚度大约24~30微米， 稻壳富含纤维素、木质素、二氧化娃，其中脂肪、蛋白质的含量较低，基于稻谷品种、地区、气 候等差异，其化学组成会有差异。
[000引目前稻壳的利用主要包括:稻壳水解生产木糖，慷醒，稻壳中娃源的利用W及稻壳 作为能源材料发电等等。但稻壳水解生产木糖和慷醒其副产物非常多，经济效益值低;把稻 壳单单作为娃源，稻壳中含有的碳元素和少量金属如K，化等浪费严重;稻壳发电也是仅仅 利用了稻壳中的碳元素。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种铁基催化剂的制备方法，该方法充分利用稻壳中含有 的娃、碳W及微量金属K、Ca、Mg等元素，W稻壳的娃源赔烧后产生的Si化作为催化剂的载 体；W稻壳中含有的微量元素 KXa、Mg等为催化剂助剂，显著地提高了催化剂的活性和稳定 性。
[0007] 本发明的目的是通过W下技术方案实现的： 一种铁基催化剂的制备方法，所述方法为稻壳法制备高活性化-M/Si化催化剂，包括W 下制备过程： 采用浸溃方法，把化(N03)3 ? 9出0 (含99%)溶解在去离子水中，然后浸溃在一定质量的 稻壳的孔道内；其中Fe的质量占催化剂总质量的1-60%。把过滤后的前驱体在12(TC烘箱中 干燥10小时后，在空气中150-500°C赔烧3-5小时，赔烧后的催化剂在合成气气氛中250-400 °C还原10小时;所制备的化-M/Si化催化剂分别命名为化-M(A)/Si〇2-B，其中M指稻壳中含有 的微量元素，有K，化，Mg等，A指负载化的质量分数，B指催化剂在惰性气氛中的还原溫度。
[0008] 所述的一种铁基催化剂的制备方法，采用浸溃方法制备Fe/Si〇2催化剂：把Fe (N03)3 ? 9此0 (> 99%)溶解在去离子水中，然后浸溃在Si化孔道内，其中Fe的质量占催化剂 总质量的 1-60%;采用Si〇2 (Cariact Q-50, Fuji Silysia Co., specific surface area: 57 m2g-i, pore volume: 1.2 mLg-i)作为初始载体；首先，Si〇2在空气条件下600°C 赔烧3小时，目的除去载体表面吸附的水和其他杂质;把过滤后的前驱体在12(TC烘箱中干 燥10小时后，在空气中150-500°C赔烧3-5小时，赔烧后的催化剂在合成气气氛中250-400°C 还原10小时;所制备的化/Si〇2催化剂分别命名为化(A)/ Si化-B，A指负载Fe的质量分数，B 指催化剂在惰性气氛中的还原溫度。
[0009] 所述的一种铁基催化剂的制备方法，采用浸溃方法制备Fe/RHA-air催化剂:把Fe (N03)3 ? 9出0 (含99%)溶解在去离子水中，然后浸溃在稻壳灰孔道内，其中化的质量占催化 剂总质量的1-60%; RHA-air指稻壳在空气中500°C赔烧3小时后剩余的残留物，为二氧化娃 和微量金属氧化物;把过滤后的前驱体在120°C烘箱中干燥10小时后，在空气中150-500°C 赔烧3-5小时，赔烧后的催化剂在合成气气氛中250-400°C还原10小时；所制备的Fe/RHA-air催化剂分别命名为化(A)/ RHA-air-B，A指负载化的质量分数，B指催化剂在惰性气氛中 的还原溫度。
[0010] 本发明的优点与效果是： 1. 所制备的催化剂表现出较高的化金属分散度，较小的金属化粒子； 2. 稻壳中Si、K元素的加入，显著地提高了催化剂的活性和稳定性。
【附图说明】
[0011] 图1为稻壳法制备化-M/Si〇2催化剂流程图。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合实施例对本发明进行详细说明。
[0013] 实施例1: 采用稻壳法制备的不同Fe负载量催化剂直接用于费托合成反应。费托反应条件如下： 反应溫度280 °C,压力1.0 MPa,催化剂质量10 g，反应时间100小时，合成气组成CO/ 出=1/1，W/F (CO + 出 + Ar) = 5 曲mol-1。
[0014]从表1中的数据可知，当采用稻壳法制备Fe基催化剂时，当Fe负载量较低时 (Iwt%)，所制备的催化剂活性较低，CO转化率仅为8%;随着化负载量的增加从5-40wt%，催化 剂的活性逐渐增加;但是，当化负载量超过40wt%时，催化剂活性反而下降。
[001引实施例2: 采用稻壳法制备的化负载量为20%催化剂直接用于费托合成