[发明专利]一种高活性双功能催化剂、制备方法及其应用

说明书

本发明提供的一种高活性双功能催化剂、制备方法及其应用，包括以下步骤：通过浸渍法将三氟甲磺酸负载于高比表面积的纳米氧化锆上，制得负载三氟甲磺酸纳米氧化锆固体；再将金属Ni分散于负载三氟甲磺酸纳米氧化锆固体的表面，制得高活性双功能催化剂；本发明制得的高活性双功能催化剂应用于低变质煤直接液化生产清洁液体燃料中，在可超强酸和金属Ni的协同作用下，可在温和条件下实现低变质煤的定向裁剪和高度加氢转化，从低变质煤中获取高附加值精细化学品，实现低阶煤的高效、高值综合利用。

技术领域

本发明涉及双功能催化剂制备技术领域，尤其涉及一种高活性双功能催化剂、制备方法及其应用。

背景技术

煤中有机质大分子结构通过桥链连接了大量缩合芳环，某些芳环上还带有烷基侧链和含杂原子基团。在温和条件下定向切断煤有机质大分子中连接芳环的桥链并脱除芳环外的杂原子可望转化难溶的煤有机质大分子为以缩合芳香族化合物为主的组成比较简单的可溶有机小分子，通过后续的精细分离可望获得一系列高附加值的有机化合物纯品。将难分离的可溶有机小分子中的芳环加氢成饱和环并脱除杂原子，是获得以多烷基多环烷烃为主要成分的高密度液体燃料的重要途经。

开发具有超强酸性、过渡金属高分散的双功能催化剂，实现温和条件下低变质煤定向裁剪、高度加氢转化的新工艺，通过煤的催化加氢转化获取高附加值精细化学品，实现低阶煤的高效综合利用意义重大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高活性双功能催化剂、制备方法及其应用，解决了现有的低阶煤的利用率低的问题。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种高活性双功能催化剂的制备方法，包括以下步骤：

通过浸渍法将三氟甲磺酸负载于高比表面积的纳米氧化锆上，制得负载三氟甲磺酸纳米氧化锆固体；

再将金属Ni分散于负载三氟甲磺酸纳米氧化锆固体的表面，制得高活性双功能催化剂。

优选地，高比表面积的纳米氧化锆的具体方法是：

S1，将浓度为(0.15-0.2)mol/L的正丁醇锆溶于有机溶液中进行搅拌直至完全溶解，得到混合液；

S2，将S1中得到的混合液置于聚四氟乙烯内胆A中，并将盛有混合液的置于聚四氟乙烯内胆A中放入装有蒸馏水的聚四氟乙烯内胆B中，其中，聚四氟乙烯内胆A的开口打开，聚四氟乙烯内胆B的开口关闭，使得聚四氟乙烯内胆A和聚四氟乙烯内胆B形成环套内胆；

S3，将S2中的环套内胆置于水热反应釜中进行反应，之后冷却至室温进行洗涤、离心、干燥，得到高比表面积纳米氧化锆。

优选地，S1中，有机溶剂为乙醇、苯甲醇或环己醇。

优选地，S3中，制得的高比表面积纳米氧化锆的比表面积为440m²/g，孔径为(3-4)nm。

优选地，制备负载三氟甲磺酸纳米氧化锆载体的具体方法是：

步骤1，将高比表面积纳米氧化锆和三氟甲磺酸进行混合，在N₂气体条件下，搅拌浸渍，得到固液混合物；

步骤2，将步骤1得到的固液混合物进行离心、过滤、干燥，得到固体粉末；

步骤3，将步骤2中的得到的固体粉末进行干燥，得到负载三氟甲磺酸纳米氧化锆固体。

优选地，步骤1中，高比表面积纳米氧化锆和三氟甲磺酸的液固比为(10-20)：1。

优选地，制备高活性双功能催化剂的具体方法是：