專利名稱：以坡縷石為載體的羰基鎳粉、羰基鐵粉及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種以坡縷石為載體的羰基鎳粉、羰基鐵粉及其制備方法。
背景技術：
羰基鎳粉、羰基鐵粉是由Ni(CO)4、Fe(CO)5蒸汽受熱分解后形成的金屬微粒，它們是加氫裂化和氫化反應的催化劑。由于國際市場輕質(zhì)原油的緊缺，近年來我國煉油企業(yè)的原料油明顯變重，加氫裂化反應是提高原油利用率和優(yōu)質(zhì)燃料油產(chǎn)率的主要手段。此外，通過加氫反應，可以從二氧化碳制得甲烷、甲醇、甲醛等燃料或化工原料，這一方面可以減輕因CO2排放引起的環(huán)境問題，同時有助于合理開發(fā)利用CO2資源。鎳基附載型催化劑由于價格較低、催化活性高得到了廣泛應用。隨著加氫裂化和加氫制備領域的發(fā)展，對鎳基催化劑的性能提出了更高的要求，尤其是載體和鎳的微?；，F(xiàn)有的鎳基和鐵基一催化劑一般使用人工合成的氧化物，如Al2O3、SiO2和ZrO2等作為鎳的載體，它們不同程度上存在載體與金屬微粒結合欠佳、金屬在載體上分布不均勻等缺陷，而且用作載體的氧化物微粒價格不菲。開發(fā)新型催化劑和催化劑載體對于加氫裂化和加氫制備行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種以坡縷石為載體的羰基鎳粉、羰基鐵粉及其制備方法。
本發(fā)明提出的以坡縷石為載體的羰基鎳粉、羰基鐵粉，其特征在于坡縷石的表面附著有金屬鎳或金屬鐵微粒。
所說的坡縷石是一種具有層鏈狀結構的鎂硅酸鹽礦物，它的理論分子式為Mg5Si8O20(OH)2(OH2)4·4H2O它在自然界的產(chǎn)出形態(tài)為粘土、泥巖、頁巖或較疏松的塊狀礦石。所說的羰基鎳粉或羰基鐵粉是由Ni(CO)4或Fe(CO)5蒸汽受熱分解后形成的金屬微粒。
這種以坡縷石為載體的羰基鎳粉、羰基鐵粉的制備方法包括以下步驟將Ni(CO)4或Fe(CO)5蒸汽導入密閉的圓筒狀熱解爐，熱解爐內(nèi)的溫度在80～150℃，將經(jīng)過分離提純，并噴霧干燥的坡縷石粉體預熱到180～300℃后，在氮氣載氣攜帶下噴入熱解爐內(nèi)，Ni(CO)4或Fe(CO)5蒸汽在坡縷石表面分解沉淀，形成羰基鎳粉、羰基鐵粉并附著在坡縷石表面，所得產(chǎn)物即為以坡縷石為載體的羰基鎳粉、羰基鐵粉。
本發(fā)明采用天然坡縷石作為羰基鎳粉、羰基鐵粉的載體，它具有來源廣泛、價格低廉的特點。坡縷石晶格內(nèi)充滿了隧道孔，可以大量吸附小分子氣體，如H2、CO、CO2和CH4，有助于和羰基鎳粉、羰基鐵粉形成協(xié)同作用，提高它們的催化效率。此外，坡縷石是一種堿性礦物，使用過程中能抑制積碳的形成，從而延長催化劑的使用壽命。在制備方法上，本發(fā)明采用化學蒸發(fā)沉淀法，即CVD法，分別將Ni(CO)4、Fe(CO)5蒸汽和預熱到180～300℃坡縷石粉體在熱解爐內(nèi)反應，Ni(CO)4、Fe(CO)5蒸汽在坡縷石表面分解成金屬鎳、鐵微粒，這些金屬微粒在載體上分布均勻，與載體結合十分牢固，因此它的使用壽命和催化活性都將高于傳統(tǒng)上以氧化物為載體的鎳基、鐵基催化劑。
本發(fā)明提出的以坡縷石為載體的羰基鎳粉、羰基鐵粉適用于石油加氫裂化，以及化學、化工領域的各類加氫反應。
具體實施例方式
坡縷石是一種具有鏈層狀結構的天然鎂硅酸鹽礦物。坡縷石的外形成纖維狀，直徑10～100納米，長度幾微米至幾十微米，從單晶尺寸而言，它符合納米材料的定義，屬于典型的天然一維納米礦物。
坡縷石的理論分子式為Mg5Si8O20(OH)2(OH2)4·4H2O在結晶結構上，每兩個Si-O四面體層之間夾有一個Mg-O(OH)八面體層，組成基本結構單元，基本結構單元交錯排列，形成了平行于晶格方向的隧道孔，其橫截面為0.37×0.64納米。納米尺寸的晶內(nèi)隧道孔使得坡縷石具有巨大的比表面積和吸附～催化活性，這是它適合于用作催化劑載體的基礎。
坡縷石在自然界一般和雜質(zhì)礦物共生，彼此緊密團聚，產(chǎn)出形態(tài)為粘土、泥巖、頁巖或較疏松的塊狀礦石。本發(fā)明中使用公知技術分離提純天然坡縷石(又名凹凸棒石)，它包括粉碎、打漿制成懸浮液、分級收集小于5μ的顆粒和噴霧干燥。其中噴霧干燥的目的是防止坡縷石在脫水過程中團聚。這種經(jīng)分離提純和噴霧干燥的坡縷石是一種結構疏松的粉體，礦物單晶之間松散接觸，適合于用作催化劑載體。坡縷石的分離提純和噴霧干燥過程可選用常規(guī)設備。
羰基鎳粉、羰基鐵粉的前驅(qū)體分別是Ni(CO)4、Fe(CO)5，它們的制備設備和技術是眾所周知的。四羰基鎳和五羰基鐵易氧化，在使用前需隔絕空氣保存。Ni(CO)4沸點為43℃，F(xiàn)e(CO)5沸點為103℃，它們被加熱到180℃左右會立即分解為金屬鎳和金屬鐵
以上兩式均為吸熱反應。
制備時先將Ni(CO)4或Fe(CO)5蒸汽導入密閉的圓筒狀熱解爐，爐體內(nèi)溫度應保持在80～150℃；將經(jīng)過分離提純，并噴霧干燥的坡縷石粉體預熱到180～300℃后，在氮氣載氣攜帶下噴入熱解爐內(nèi)，Ni(CO)4、Fe(CO)5蒸汽在高溫坡縷石表面分解沉淀，形成羰基鎳粉、羰基鐵粉并附著在坡縷石表面，所得產(chǎn)物即為以坡縷石為載體的羰基鎳粉、羰基鐵粉。產(chǎn)物沉淀在熱解爐底部，可用布袋收集，CO被載氣帶走。
以下結合具體實例進一步說明本發(fā)明。
實施例1將Ni(CO)4蒸汽導入密閉的溫度為80℃的圓筒狀熱解爐，將經(jīng)過分離提純，并噴霧干燥的坡縷石粉體預熱到180℃后，在氮氣載氣攜帶下噴入熱解爐內(nèi)，Ni(CO)4蒸汽在坡縷石表面分解沉淀，形成羰基鎳粉并附著在坡縷石表面，所得產(chǎn)物即為以坡縷石為載體的羰基鎳粉。
實施例2將Fe(CO)5蒸汽導入密閉的溫度為150℃的圓筒狀熱解爐，將經(jīng)過分離提純，并噴霧干燥的坡縷石粉體預熱到300℃后，在氮氣載氣攜帶下噴入熱解爐內(nèi)，F(xiàn)e(CO)5蒸汽在坡縷石表面分解沉淀，形成羰基鐵粉并附著在坡縷石表面，所得產(chǎn)物即為以坡縷石為載體的羰基鐵粉。
權利要求
1.一種以坡縷石為載體的羰基鎳粉、羰基鐵粉，其特征在于坡縷石的表面附著有金屬鎳或金屬鐵微粒。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種以坡縷石為載體的羰基鎳粉、羰基鐵粉，其特征在于所說的坡縷石是一種具有層鏈狀結構的鎂硅酸鹽礦物，它的理論分子式為Mg5Si8O20(OH)2(OH2)4·4H2O
3.根據(jù)權利要求1所述的一種以坡縷石為載體的羰基鎳粉、羰基鐵粉，其特征在于所說的羰基鎳粉或羰基鐵粉是由Ni(CO)4或Fe(CO)5蒸汽受熱分解后形成的金屬微粒。
4.一種以坡縷石為載體的羰基鎳粉、羰基鐵粉的制備方法，其特征在于它包括以下步驟將Ni(CO)4或Fe(CO)5蒸汽導入密閉的圓筒狀熱解爐，熱解爐內(nèi)的溫度在80～150℃，將經(jīng)過分離提純，并噴霧干燥的坡縷石粉體預熱到180～300℃后，在氮氣載氣攜帶下噴入熱解爐內(nèi)，Ni(CO)4或Fe(CO)5蒸汽在坡縷石表面分解沉淀，形成羰基鎳粉或羰基鐵粉并附著在坡縷石表面，所得產(chǎn)物即為以坡縷石為載體的羰基鎳粉或羰基鐵粉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以坡縷石為載體的羰基鎳粉、羰基鐵粉。坡縷石的晶內(nèi)隧道孔可以大量吸附小分子氣體，如H
文檔編號B01J21/00GK1857775SQ20061005181
公開日2006年11月8日 申請日期2006年6月5日 優(yōu)先權日2006年6月5日
發(fā)明者葉瑛, 夏枚生, 張平萍, 鄔黛黛, 陳雪剛, 王麗丹, 蔣淑華 申請人:浙江大學