[发明专利]一种酸性纳米钴催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种酸性纳米钴催化剂，其主要活性组分是Co，辅助组分是Zn、Mn和微量金属；催化剂中各组成的质量百分含量为：

Co：40～75％，

Zn：15～40％，

Mn：5～20％，

微量金属：1～15％，

所述微量金属是K、Na或Li中的一种；

该催化剂各组成的存在形式主要是：(Co，Zn)O、(CoZn₂)O₄、Co₃O₄、ZnO、MnO、K₂O、Na₂O、Li₂O；

该催化剂是经过酸化处理的无载体的酸性纳米粉体催化剂，其平均粒径为3～18nm，比表面积为75～400m²/g，平均孔径为4～20nm。

2.根据权利要求2所述的酸性纳米钴催化剂，其特征是各组成的质量百分含量为：

Co：55～65％，

Zn：25～30％，

Mn：5～10％，

微量金属：3～8％。

3.一种如权利要求1所述的酸性纳米钴催化剂的制备方法，具体制备步骤：

A.将水溶性钴盐、锌盐和锰盐溶于去离子水中，配制混合盐溶液，其中Co∶Zn∶Mn质量比为100∶30-70∶5-20；混合盐溶液中的金属离子总浓度为0.1～1.0mol/L；

B.向步骤A配制的混合盐溶液中边搅拌边加入占混合盐溶液质量百分含量0.2～0.5％的表面活性剂，继续搅拌3～5个小时后向混合盐溶液中缓慢滴加沉淀剂，并控制pH值至8～9，再搅拌1～3个小时；陈化15～24小时后对所得的沉淀物进行洗涤，抽滤，得到水凝胶；用无水乙醇交换水凝胶2～4次，将交换后的醇凝胶置于高压釜中，再加入无水乙醇至总体积达到反应釜的3/5处，密封高压釜，升温至乙醇达到超临界状态，即温度为240-270℃、压力为6.5MPa-8MPa条件下，保持0.2～2.5小时；打开出气阀，缓慢放出乙醇，待放完液体后再向高压釜内缓慢通入氮气冷却，直至温度降到室温，得到气凝胶；

C.将气凝胶按钴离子与电子助剂中金属离子质量比100∶3-20的比例干浸电子助剂盐溶液，在25～60℃下干燥，在450～550℃的温度下煅烧1～7小时，得到催化剂；

D.将上述催化剂浸渍到等体积的浓度为0.1-0.7mol/L的硫酸中，滤出浸渍液后自然干燥，在450～550℃的温度下煅烧1～7小时，得到酸化的催化剂；催化剂的平均粒径为3～18nm，比表面积为75-400m²/g，平均孔径为4～20nm。

步骤A所述的水溶性钴盐为硝酸钴、硫酸钴或乙酸钴；所述的水溶性锌盐、锰盐是其硝酸盐或硫酸盐；

步骤B所述的表面活性剂为直链烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、月桂醇硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、二乙醇酰胺硬脂酸甘油单酯、木质素磺酸盐、重烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、烷基聚醚或脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种；所述的沉淀剂为氢氧化氨、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氨或尿素中的一种；

步骤C所述的电子助剂盐溶液是钠、钾或锂的草酸盐、柠檬酸盐、醋酸盐，硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐或碳酸氢盐中的任意一种，电子助剂盐溶液的浓度为0.1-1.0mol/L。

4.根据权利要求2所述的酸性纳米钴催化剂的制备方法，其特征是步骤B所述的表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠；所述的沉淀剂为氢氧化钠、氢氧化铵、碳酸钠；

步骤C所述的电子助剂盐溶液是碳酸钾、碳酸钠。

5.一种如权利要求1所述的酸性纳米钴催化剂在合成气制高异构化清洁燃料的反应中的应用。