一种碳化钼基催化剂Ni-MOFs-Mo及其制备方法和应用

摘要

本发明属于化工催化剂制造工程技术领域，具体公开了一种碳化钼基催化剂Ni‑MOFs‑Mo及其制备方法和应用，通过水热法制备出碳载体Ni‑MOFs；然后将钼盐溶解到适量去离子水中，待钼盐完全溶解后，将Ni‑MOFs分散至上述钼盐溶液中，搅拌至浆状，放入80℃干燥箱中干燥，干燥过后就得到催化剂前驱体；将所制得的前驱体研磨，放入管式炉中焙烧，焙烧后自然冷却至室温得到碳化钼基催化剂Ni‑MOFs‑Mo。与现有技术相比，本发明制得的碳化钼基催化剂Ni‑MOFs‑Mo具有优异的CO/H2合成气制低碳醇活性、选择性和运行稳定性，成本低廉制作方便，具有很好的实际应用价值，易于大规模生产。

说明书

技术领域

本发明涉及化工催化剂制造工程技术领域，特别是一种碳化钼基催化剂Ni-MOFs-Mo及其制备方法和应用。

背景技术

中国的能源结构为“多煤、贫油、少气”，当前中国能源探明储量中煤炭储量占世界总储量的70.4%，天然气占3.3%，石油储量占19.7%，在我国能源探明储量中，煤炭占94%，石油占5.4%，天然气占0.6%。正是这种能源结构，决定了我国以煤为主的能源生产与消费格局将长期占主导地位。而煤炭燃烧所排放的二氧化硫（SO

低碳混合醇，一般是指C1-C5混合醇。它的应用十分广泛，虽然热值略低于汽柴油，但它们动力性能相差不大，同时由于醇中氧的存在导致其燃烧过程相对充分不容易产生积碳，发动机清洁尾气中污染物少，是环境友好燃料。其次，它还可以作为燃料添加剂，低碳醇具有很高的辛烷值，其防爆、抗震性能优越，与汽油掺混可替代毒性较大的四乙基铅和已有争议的甲基叔丁基醚(MTBE)，例如，通过添加10%的乙醇汽油,汽油的氧含量可以增加到3.5%,辛烷值可增加3个单位，使得油品中不能完全燃料的部分充分燃烧，从而提高了燃油的热值和使用效率。另外，它还是重要化工原料，可以作为消毒剂、化工生产的溶剂和分析试剂。而合成气制乙醇是一种将合成气（CO和H

因此，亟待制备出一种性能良好能够将合成气高效的转化为低碳醇的催化剂。

发明内容

本发明的目的是要提供一种碳化钼基催化剂Ni-MOFs-Mo及其制备方法和应用，该催化剂具有优异的合成气制低碳醇活性、选择性和运行稳定性，成本低廉制作方便，具有很好的实际应用价值。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

本发明的第一个目的是提供一种碳化钼基催化剂Ni-MOFs-Mo的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、通过水热法制备出碳载体Ni-MOFs；

步骤二、然后将钼盐溶解到适量去离子水中，待钼盐完全溶解后，将Ni-MOFs分散至上述钼盐溶液中，搅拌至浆状，放入80℃干燥箱中干燥，干燥过后就得到催化剂前驱体；

步骤三、将所制得的前驱体研磨，放入管式炉中焙烧，焙烧后自然冷却至室温得到碳化钼基催化剂Ni-MOFs-Mo。

进一步地，所述步骤一具体包括：

将1 g Ni(NO

优选地，所述步骤二中，钼盐为Mo

优选地，所述步骤二中，离心分离的转速为10000r/min，时间为5min。

进一步地，所述步骤三的管式炉中焙烧的条件为：设置升温速率为10 ℃/min，升至700℃，保持2 h，自然冷却至室温，气氛为摩尔比为1:1的H

本发明的第二个目的是提供一种碳化钼基催化剂Ni-MOFs-Mo，其是利用上述碳化钼基催化剂Ni-MOFs-Mo的制备方法制得。

本发明的第三个目的是提供一种碳化钼基催化剂Ni-MOFs-Mo的应用，所述碳化钼基催化剂Ni-MOFs-Mo用于催化合成气制备低碳醇，制备低碳醇的过程为：将重量比为1:3的碳化钼基催化剂Ni-MOFs-Mo与40-60目的二氧化硅充分混合后，放入固定床反应器中，密封，检查气密性，检查过后，在温度为300-400 ℃，压力为5-7 MPa，空速为5000h

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明首次采用Ni-MOFs为碳载体制备碳化钼基催化剂Ni-MOFs-Mo，材料新颖、便捷高效、易于大规模生产。

（2）本发明的催化剂在合成气制低碳醇应用中表现出高活性、高总醇和C2+醇选择性、抗烧结、抗积碳等特点。

附图说明

图1为实施例1中催化剂前驱体扫描电镜照片。

图2为实施例1中催化剂反应前扫描电镜照片。

图3为实施例1中催化剂的X-射线衍射图谱。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定发明。

实施例1

将1 g Ni(NO

然后取1.665g钼酸铵Mo

将所制得的催化剂前驱体研磨，放入管式炉中，设置升温速率为10 ℃/min，升至700℃，保持2 h，气氛为摩尔比为1:1的H

将2g的碳化钼基催化剂Ni-MOFs-Mo，6 g二氧化硅（SiO

对上述催化剂进行性能评价后结果显示，此反应条件下，CO转化率为5.33%，总醇选择性为55.52%，C

实施例2

将实施例1催化反应温度调整为320 ℃，其他条件同实施例1。催化活性评价结果为：CO转化率为9.53%，总醇选择性为51.02%，C

实施例3

将实施例1催化反应温度调整为340 ℃，其他条件同实施例1。催化活性评价结果为：CO转化率为16.80%，总醇选择性为41.95%，C

实施例4

将实施例1催化反应温度调整为360 ℃，其他条件同实施例1。催化活性评价结果为：CO转化率为30.87%，总醇选择性为30.87%，C

实施例5

将实施例1催化反应温度调整为400 ℃，其他条件同实施例1。催化活性评价结果为：CO转化率为59.37%，总醇选择性为12.71%，C

实施例6

将实施例4催化反应空速调为5000 h

实施例7

将实施例4催化反应空速调为7000 h

实施例8

将实施例6催化反应压力调为6 MPa，其他条件同实施例6。催化活性评价结果为：CO转化率为28.53%，总醇选择性为24.95%，C

实施例9

将实施例6催化反应压力调为5 MPa，其他条件同实施例6。催化活性评价结果为：CO转化率为25.53%，总醇选择性为22.14%，C

综述，本发明的催化剂在合成气制低碳醇应用中表现出高活性、高总醇和C2+醇选择性、抗烧结、抗积碳等特点。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。