[发明专利]一种碳材料负载钴基催化剂及其制备与应用

说明书

本发明提供了一种碳载体负载钴基催化剂的载体预处理方法，具体为以预处理试剂(过氧化氢、硝酸、盐酸、醋酸)或/和预处理气体(水蒸汽、氧气、二氧化碳)对碳载体进行处理，得到表面改性的碳载体。本发明还提供一种预处理的碳载体负载的钴基催化剂制备方法及其在费托合成反应中的应用。用此碳载体担载钴前驱物，经烘干、焙烧、还原后得到费托合成催化剂。使用此预处理方法对碳载体进行处理，以此为载体制备的钴基催化剂具有更优异的费托合成性能。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种碳载体负载钴基催化剂的载体预处理方法，本发明还还提供一种按照该碳载体预处理方法处理后通过浸渍法制备得到的钴基催化剂及其在费托合成反应中的应用。

背景技术

碳材料由于有良好的化学稳定性，强度高，耐热性，所以是一种用途广泛的基础材料。碳材料载体广泛应用于各种催化领域，在制备金属催化剂的碳载体的表面进行处理会改变催化剂表面性质，影响活性金属在载体上的分布情况以及与载体的相互作用，从而改变了催化剂的活性。

费托合成是一种一氧化碳加氢制备清洁燃料和化学品的关键步骤，产物多为烃和含氧化合物，以碳材料为载体的钴基催化剂广泛应用于费托合成，但是由于载体本身与活性金属的相互作用相对较弱，活性金属分散性差，催化剂活性不高。

专利CN110407188A介绍将过氧化氢在55℃至70℃的预设温度下进行钝化修饰有序介孔碳，调控其表面性质，并改善了电解液与电极材料之间的接触角，从而增加了化学活性。专利CN110280242A介绍了纳米金催化剂载体活性炭的预处理方法，通过硝酸，硫酸，醋酸，过氧化氢等对活性炭表面进行改性，并在其上负载金，发现金的负载强度及分散性得到提高。

发明内容

该钴基催化剂包含活性金属钴、碳载体，本发明的目的在于提供一种碳载体负载钴基催化剂的载体预处理方法，本发明还提供一种按照该碳载体预处理方法处理后通过浸渍法制备得到的钴基催化剂及其在费托合成反应中的应用。

一种钴基催化剂的碳载体预处理方法，该催化剂为钴基催化剂，包含金属钴和载体，载体在负载金属钴前驱物之前，采用一定预处理试剂或/和预处理气体，以一定预处理方法进行处理。

预处理试剂为过氧化氢、硝酸、盐酸、醋酸的一种或两种以上，预处理气体为水蒸汽、氧气、二氧化碳的一种或两种以上。

碳载体为活性炭、介孔碳、炭黑、石墨烯中的一种或两种以上，碳载体比表面积为500-2200m²/g，其中，优选的比表面积800-1200m²/g，平均孔径为1-250nm，其中，优选的平均孔径为50-200nm，总孔容为0.1-2mL/g，其中，优选的总孔容为0.5-1mL/g。

预处理试剂的浓度为1％-35％，其中，优选的预处理试剂浓度为 3％-30％。预处理气体的浓度为1％-100％，其中，优选的预处理气体的浓度为5％-100％。

采用预处理试剂进行处理的方法，包括以下步骤：

(1)用预处理试剂处理碳载体，碳载体与预处理试剂溶液质量比为 1g:1ml-1g:20ml，预处理试剂浓度为1％-35％，预处理温度为20-80℃，预处理时间为0.5-12h；

(2)通过抽滤，将预处理后的碳载体与预处理试剂进行固液分离；

(3)用去离子水洗涤碳载体；

(4)洗涤后进行干燥，干燥温度为100-180℃；

采用预处理气体进行处理的方法，其特征在于，碳载体装入高温炉中，先通入N₂、Ar等惰性气体吹扫，温度达到预处理温度后，切换预处理气体，温度为200-1000℃，预处理时间为0.5-12h。