[发明专利]甲酸降解催化剂

说明书

技术领域

本发明属于催化领域，具体涉及一种固体催化剂的制备方法。

背景技术

随着石油资源日益减少和全球气候变暖，开发基于可再生资源(如生物质材料)的燃料和化学品生产过程具有重要意义.目前，生物柴油工业副产的大量的甘油已成为化学工业中非常有前景的基础化工原料.由甘油氢解可制得1,2-丙二醇和1,3-丙二醇等用途广泛的高值化学品.1,2-丙二醇是一类重要的大宗化学品，目前主要通过基于化石原料的环氧丙烷水合过程制得；而1,3-丙二醇则一度被视为一种精细化学品，近来作为聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)等重要聚酯的单体而备受关注.目前甘油氢解过程主要采用价格相对昂贵的分子氢作原料，为了得到较高的活性和选择性，H2压力需达4-6MPa.由于目前工业上氢气仍主要从化石资源获得，同时高压氢气的使用存在储运不便以及易燃爆等安全方面的问题，因此从经济、环保及实用的角度来看，有必要开发完全不依赖传统化石资源氢气的甘油氢解催化新过程.

甲酸是重要的化学中间体和可再生能源载体，其低温催化选择分解是最近发现的一类在微型氢燃料电池及化学品合成领域具有重要应用前景的供氢反应体系.甲酸在常温下为液体，将它作为氢源便于储存和运输.因而相对于高压氢气，它在环保及碳排放等方面具有很大优势.因此，开发甲酸氢解甘油的低温高效催化剂显得尤为重要。

发明内容

本发明针对上述问题，提供甲酸降解催化剂，所述催化剂以Al2O3为载体，以Fe为活性成分，其中Fe在催化剂中的质量百分含量为10％-20％。

其制备方法包括如下步骤：

1)制备金属铁盐溶液；

2)将Al2O3载体浸于步骤1)的溶液中并搅拌4-8h；

3)在100-120℃的条件下搅拌烘干24h；

4)在500-800℃的条件下煅烧2-4h；

5)在300-400℃、5％的氢气气氛下还原2-4h，制得Fe／Al2O3催化剂。

在本发明中，优选地，所述金属铁盐为硝酸铁，加入一定量的去离子水制成溶液，溶液的浓度为0.05-0.2mol／L。

甲酸降解为H2和CO2的途径可以通过催化剂的选择来控制，将一定量的甲酸和本发明制备的一定量的催化剂放入反应釜中搅拌，在120-200℃条件下反应一段时间后，测试气相产物。所述甲酸的浓度为0.4-0.8mol／L，催化剂和甲酸按质量百分比为1：3-6，在120-200℃的条件下反应2-4h。

有益效果：

1)采用本发明的催化剂来调控甲酸降解的路径，使得甲酸降解为H2和CO2，避免了CO的形成；

2)Fe／Al2O3催化剂具有较高的甲酸分解制氢活性；

3)Fe／Al2O3催化剂使得甲酸的转化率高达40％，同时CO的浓度非常低。

具体实施方式

实施例1

将20克的Al2O3浸于20克浓度为0.1mol／L的硝酸铁溶液中4h，并在室温下搅拌，然后在110℃的条件下烘干24h，再在800℃的条件下煅烧2h；在400℃、5％的氢气气氛下还原3h，制得Fe／Al2O3催化剂，Fe的百分比含量为18％；

取10克的Fe／Al2O3催化剂和40ml的浓度为0.5mol／L甲酸溶液放入反应釜中反应3h，温度为150℃，测得气相产物H2和CO2的比例为1：1，所占百分比都为35％。

实施例2

将40克的Al2O3浸于40克浓度为0.15mol／L的硝酸铁溶液中4h，并在室温下搅拌，然后在120℃的条件下烘干24h，再在600℃的条件下煅烧2h；在300℃、5％的氢气气氛下还原3h，制得Fe／Al2O3催化剂，Fe的百分比含量为15%；

取10克的Fe／Al2O3催化剂和40ml的浓度为0.8mol/L甲酸溶液放入反应釜中反应4h，温度为160℃，测得气相产物H2和CO2的摩尔比例为1：1.5，所占百分比分别为25％和40％。

实施例3

将30克的Al2O3浸于30克浓度为0.2mol／L的硝酸铁溶液中4h，并在室温下搅拌，然后在100℃的条件下烘干24h，再在500℃的条件下煅烧3h；在400℃、5％的氢气气氛下还原2h，制得Fe／Al2O3催化剂，Fe的百分比含量为10％；

取10克的Fe／Al2O3催化剂和40ml的浓度为0.6mol／L甲酸溶液放入反应釜中反应4h，温度为180℃，测得气相产物H2和CO2的比例为1∶2，所占百分比分别为20％和40％。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。