[发明专利]采用铁基催化剂进行二氧化碳加氢合成低碳烯烃的方法

权利要求书

1.采用水滑石前驱体获得高分散的铁基催化剂进行二氧化碳加氢合成低碳烯烃的方法，其特征在于：所述铁基催化剂以质量份数计包括以下组分：a) 铁元素或其氧化物，所占份数为49.5-79.2%；b) 选自镁的氧化物，所占份数为19.8-49.5%；c) 选自钾的氧化物，所占份数为1%；

铁基催化剂制备过程包括以下步骤：

1)取可溶性铁盐和M的可溶性盐溶于去离子水，得到溶液A，金属离子的浓度为0.1~2mol/L，其中M为镁；

2)取碱溶于去离子水中配制沉淀剂，得到溶液B，浓度为0.001~10 mol/L；

3)将溶液B置于20-60 ℃的水浴锅中，在搅拌状态下将溶液A加入其中，混合液中有沉淀生成；其中溶液B与溶液A的体积比为0.5~10，充分沉淀后调节体系的pH值为9~11；之后将得到的混合物在60~95℃水浴中搅拌老化0.5~24 h；

4)对得到的浑浊液进行过滤、洗涤，将滤饼在50~200℃置于空气中干燥12~48 h后得到水滑石前驱体C；

5)取钾的可溶性盐溶于去离子水和制成溶液D，碱金属离子的浓度为0.001~10 mol/L；

6)取固体C，将配制的溶液D滴加到固体C中或者倾倒于固体C中，溶液D与固体C的体积比为0.1~10，并将其混合均匀；

7)将步骤（6）中的混合物在室温下浸渍0.5~48 h；

8)将步骤（7）中得到的混合物于60~120℃下干燥4~24 h；

9)将干燥后的混合物在350~700℃下焙烧1~8 h，得到铁基催化剂。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

步骤1）中所述的可溶性铁盐为硝酸盐、氯化物中的一种或两种；镁的可溶性盐为硝酸盐、氯化物中的一种或两种；

步骤2）所述的碱为氢氧化钠和碳酸钠的水溶液，氢氧化钠和碳酸钠摩尔比为0.5~2:1。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

步骤9）中可在流动或者静止的空气气氛中进行焙烧；其中采用程序升温从室温或者烘干温度升到焙烧温度，升温速率为0.5~10℃/min；焙烧温度为380~500 ℃，焙烧时间为0.5~6 h。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：催化剂在使用前需要进行还原活化，催化剂的还原活化过程为：还原气为纯H₂，摩尔纯度大于等于99.9%，还原气的体积空速为1000~3600 h^-1，从室温至还原温度的升温速率为1~10 ℃/min，还原温度为200~600℃，压力为常压，还原时间为1~24 h。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述催化剂用于CO₂加氢合成低碳烯烃反应；所述低碳烯烃是指碳数由2到4的低碳烯烃产物。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：催化剂应用于固定床反应器进行CO₂加氢合成低碳烯烃反应的条件为：反应气体为CO₂和H₂的混合气，其中摩尔比H₂:CO₂ = 0.5~4，体积空速为600~30000 mL/(g_cat·h)，反应温度为200~600 ℃，反应压力为0.1~6 MPa。