[发明专利]一种用于二氧化碳加氢制航空煤油的双功能核-壳催化剂的制备方法

说明书

本发明的一种用于二氧化碳加氢制航空煤油的双功能核‑壳催化剂的制备，涉及核壳型催化剂制备，其由合成Cu‑Fe/SiO2催化核心、合成meso‑TiO2@Cu‑Fe/SiO2核‑壳催化剂、meso‑TiO2前驱液的制备、meso‑TiO2@Cu‑Fe/SiO2核‑壳催化剂的制备四个步骤构成。通过核心催化反应，在催化体系内消耗壳层反应产物CO，将壳层催化剂的反应向正反应方向移动，不但提高壳层催化剂的转化率，进一步提高了整体催化剂的总体转化率。活性组分Cu‑Fe的比例直接影响产物碳链的长度，而助剂则通过对Cu‑Fe/x‑SiO₂的酸位强度，弱酸位和强酸位的配比等因素进行调控，提升C₈‑C₁₆烷烃的选择性。

技术领域：

本发明涉及核壳型催化剂制备技术领域，具体涉及一种用于二氧化碳加氢制航空煤油的双功能核-壳催化剂的制备方法。

背景技术：

航空煤油作航空涡轮发动机的燃料，具有密度适宜，热值高，燃烧性能好，积碳量少；低温流动性好，热安定性和抗氧化安定性好，洁净度高，对机件腐蚀小等优势，适用于燃气涡轮发动机和冲压发动机使用，在民用和军用航空飞行器中广泛使用。与其他运载工具不同，由于航空飞行引擎对燃料的能量密度及重量的特殊要求，目前的航空煤油无法被新能源动力所取代。航空煤油主要由含碳数为C8-C16的烃类化合物组成，目前的来源主要以石油炼化产品为主，也可通过煤的液化工艺、天然气液化和生物质的液化获得。而煤炭、石油和天然气是不可再生的化石燃料，随着资源的逐渐枯竭，航空煤油的来源也将随之锐减。生物质液化虽然是可再生能源，但其主要成本在于含油生物质的规模化收集，目前尚难以形成规模化生产。因此，开发可再生资源生产航空煤油工艺，是关系到民生和国家安全的大事。

二氧化碳(CO₂)是一种温室气体，随着工业的发展，煤，石油和天然气等化石燃料大量的使用，使二氧化碳气体的排放量逐年增加。19世纪初，全球大气中的二氧化碳浓度约为280ppm，而2019年5月已经超过415ppm，预计到2050年，其浓度将达到。二氧化碳排放量的增长加剧了全球变暖的速度，对地球生态环境产生明显的破坏，因此，二氧化碳的减排，收储和利用，是目前各国科学家共同面临的研究课题。

近年来，复合材料的广泛研究与开发、应用，为新型催化剂的设计和改性提供了新的思路和方法。其中，具有核-壳结构的复合材料作为催化剂时，其独特的结构改善了传统催化材料的物理与化学性能，是传统催化剂改性和新型催化剂设计的一种新方法，获得了性质特异的核-壳结构催化剂，TiO₂作为载体具有与催化剂金属活性组分强相互作用，抗积炭和抗中毒能力强等优点，在催化加氢过程中显示出优良的活性。但TiO₂同时具有比表面积小(一般＜50m²/g)，孔容小和热稳定性差(TPR过程出现转晶或结构坍塌现象)的缺点，因此限制了它作为Ni₂P催化剂载体。李冬燕等以噻吩为模型化合物，考察了Ni负载量和前驱体的Ni/P摩尔比对Ni₂P/TiO₂催化剂的HDS性能的影响，结果表明Ni负载量的增加使活性组分在载体上的分散性变差，使活性中心的Ni₂P晶粒长大变为Ni₁₂P₅物相，而较低的Ni负载量虽然分散性好，但由于其负载少，噻吩转化率仍然不高；而Ni₂P/TiO₂催化剂的脱硫活性随P含量的增加而先升高后降低，因为适当增加起始P含量，催化剂上Ni₂P的晶粒度减小，活性组分在表面的分散度高，催化剂有较好的脱硫活性，进一步增加起始P含量，易导致催化剂表面的P过剩，比表面积减小，脱硫活性降低。