[发明专利]一种高分散的非贵金属催化剂及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种非贵金属催化剂，其特征在于，所述催化剂包括载体和活性中心，所述载体为介孔氧化物、碳材料或分子筛；所述载体的表面有羟基、羧基、胺基、内酯基和巯基中的至少一种官能团，所述官能团的密度为0.05～5.0mmol·g^-1；所述活性中心为被载体表面的官能团限域锚定的金属原子簇，所述金属原子簇的原子簇尺寸小于所述金属为Mo、In、Zn、Bi、Sn、Cu、Ga中的至少一种；所述活性中心的负载量为1.5～10wt％；

所述非贵金属催化剂的制备方法包括如下步骤：

(1)将金属前驱物和载体分别进行成型处理，成型处理后的金属前驱物与载体颗粒尺寸不同；

(2)将金属前驱物和载体物理混合，于100-800℃、10^-4Pa-1MPa、在一定的迁移气氛下煅烧5h-100h，随后自然降温，得到混合样品；

(3)将步骤(2)所获得的混合样品物理分离，分离后的载体组分即为高分散的非贵金属催化剂；

步骤(1)所述颗粒尺寸不同，成型后的金属前驱物的颗粒尺寸60目，所述载体的颗粒尺寸为5～40目；

所述载体具有发达的微、介孔结构，其BET比表面积为100～1800m²/g，所述载体的微孔孔容为0.01～0.5cm³/g；介孔孔容占总孔容的比例为20％～90％。

2.根据权利要求1所述非贵金属催化剂，其特征在于，所述官能团的密度为0.1～5.0mmol·g^-1。

3.根据权利要求1所述的非贵金属催化剂，其特征在于，所述碳材料为活性炭、石墨烯或碳纳米管；所述介孔氧化物为γ-Al₂O₃或SiO₂；所述分子筛为硅铝分子筛和硅磷铝分子筛。

4.根据权利要求3所述的非贵金属催化剂，其特征在于，所述金属前驱物为金属单质、氧化物或氯化物中的一种或两种以上；

步骤(2)所述的物理混合采用机械搅拌、摇床混合中的一种或二种；步骤(3)所述的物理分离的方法包括筛分法、磁选或浮选。

5.按照权利要求4所述的非贵金属催化剂，其特征在于：使用的金属前驱物与载体之间的重量比为0.1-20:1；所述金属单质为Zn、Bi、Sn、Cu、Ga；所述金属氧化物为ZnO、In₂O₃、Bi₂O₃、SnO₂、CuO、Ga₂O₃或MoO₃；所述金属氯化物为ZnCl₂、GaCl₃。

6.按照权利要求1所述的非贵金属催化剂，其特征在于：将所述金属前驱物分散于分散剂中，分散剂为Al₂O₃、SiO₂、Cr₂O₃、ZrO₂中的一种或二种。