[发明专利]一种合成气制乙醇和高级醇的均匀分布的CoCu催化剂

摘要

一种均匀分布的CoCu催化剂，属于催化剂技术领域。催化剂包括CoCu金属中心和载体；CoCu金属中心表示为CoCu(富集)或CoCu(富集)，其中CoCu(富集)表示Cu中心有一定的表面富集的行为，CoCu(不富集)Cu中心不存在表面富集的行为；所述载体为水滑石前体法制得的ZnAl复合氧化物载体。本发明得到的均匀分布CoCu催化剂，Cu和Co以原子级别相互作用，在温和的反应条件下催化合成气转化，可达到的最优催化性能为：CO转化率可达31.8％，总醇选择性达48.8％，其中约94.4％的醇产物为乙醇和高级醇，约30.8％的醇产物为C5以上的长链醇。本发明的均匀分布的CoCu催化剂，使CuCo催化剂催化合成气转化所得醇产物不再限于低碳醇，更多的生成了C5以上的长链醇。

主权项

1.一种催化合成气转化为乙醇和高级醇的均匀分布的CoCu催化剂的制备方法，其特征在于，所述催化剂包括CoCu金属中心和载体；所述载体为水滑石前体法制得的ZnAl复合氧化物载体，具体制备包括以下步骤：1）制备CoCu基水滑石前体：方法一：恒定pH共沉淀方法制备CoCuZnAl‑CO3‑LDHs；方法二：首先采用成核晶化隔离法制备CoZnAl‑NO3‑LDHs, 再采用离子交换法制备CoZnAl‑Cu(C2O4)2‑LDHs；2）制备催化剂：将步骤1）所得水滑石前体在H2气氛中、500˚C ~700˚C下还原2h~4h，即得到CoCu(富集)‑ZnAl2O4或CoCu(不富集)‑ZnAl2O4催化剂；高级醇为生成C5以上的长链醇；方法一：恒定pH共沉淀方法制备CoCuZnAl‑CO3‑LDHs：将Cu(NO3)2·3H2O、Co(NO3)2·6H2O、Zn(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O溶于去离子水中，配成混合硝酸盐溶液搅拌完全溶解紫色透明溶液；称取一定质量的Na2CO3 和NaOH溶解于去离子水中，配成浓度[NaOH]=1.8([M2+]+[M3+]) ，[Na2CO3]=2[M3+]的混合碱溶液，滴入到混合硝酸盐溶液中，pH控制为9‑10之间； 滴定完毕后，晶化温度控制在65‑80oC，晶化时间18‑24h；晶化结束后减压抽滤，去离子水洗涤，干燥，研磨得Co2Cu1Zn4Al3‑CO3‑LDHs水滑石粉末；方法二：首先采用成核晶化隔离法制备CoZnAl‑NO3‑LDHs, 再采用离子交换法制备CoZnAl‑Cu(C2O4)2‑LDHs：称取一定质量 Co(NO3)2·6H2O、Zn(NO3)2·6H2O和 Al(NO3)3·9H2O溶于去离子水，配成混合硝酸盐溶液，另称取一定NaOH溶于去离子水， 制成浓度[NaOH]=2([M2+]+[M3+])的碱溶液；将两种溶液同时倒入机械搅拌的反应器中，完毕后继续搅拌一段时间， 100oC晶化过夜，合成过程中保持通入N2；晶化结束后去离子水抽滤洗涤，将样品干燥，研磨得CoZnAl‑NO3‑LDHs 粉末，合成及洗涤过程中所用均为去CO2的去离子水；称取一定量上述制备所得CoZnAl‑NO3‑LDHs，按照一定的Co/Cu比例称取相应量的Na2Cu(C2O4)2·2H2O配成水溶液，加入称好的CoZnAl‑NO3‑LDHs，室温下搅拌6‑10 h，抽滤洗涤后真空干燥，研磨得CoZnAl‑ Cu(C2O4)2‑LDHs；合成及洗涤过程中所用均为去CO2的去离子水；CoCu金属中心表示为CoCu(富集)或CoCu(不富集)，其中CoCu(富集)表示Cu中心有一定的表面富集的行为，CoCu(不富集) 表示Cu中心不存在表面富集的行为。