CN110013866A - 一种高活性高稳定性的铱基催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种高活性高稳定性的铱基催化剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及多相催化羰基化生产技术领域，特别公开了一种高活性高稳定性的铱基催化剂及其制备方法和应用。该高活性高稳定性的铱基催化剂，由主活性组分、助剂和载体组成，其特征在于：所述主活性组分为铱，助剂为金属助剂和非金属助剂的组合物，载体为磷改性后的活性炭；主活性组分含量为催化剂重量的0.05‑6.0wt%,金属助剂和非金属助剂含量分别为催化剂重量的0.05‑30.0wt%，其余为载体。本发明工艺设计合理，产品性能稳定，活性高，与现有的活性炭负载铱催化剂甲醇羰基化技术相比，产品在甲醇多相羰基化反应中具有更好的活性和稳定性。

Description

一种高活性高稳定性的铱基催化剂及其制备方法和应用
（一）技术领域
本发明涉及多相催化羰基化生产技术领域，特别涉及一种高活性高稳定性的铱基催化剂及其制备方法和应用。
（二）背景技术
乙酸甲酯是一种重要的有机溶剂而且不属于限制使用的有机污染物排放物，可替代丙酮用于树脂、涂料、油墨、油漆、胶粘剂、皮革等产品中，同时也是制药工业和有机合成的重要原料，也是目前煤制乙醇的主要途径之一，应用前景广阔。其工业上的制备方法主要有以下三条路线：第一、在催化剂硫酸的作用下乙酸与甲醇直接进行酯化反应生成乙酸甲酯粗制品，然后再经脱水，中和，分馏等操作得到乙酸甲酯成品；第二、在H～MOR分子筛催化剂的作用下，二甲醚与一氧化碳发生羰基化反应生成乙酸甲酯，但是收率较低，经济性差；第三、在铑基催化剂的作用下，甲醇羰基化制备乙酸时副产乙酸甲酯，但设备投资大，选择性较低，分离成本高。
乙酸同样是一种重要的有机溶剂和化工原料。目前乙酸工业制备方法中甲醇羰基化工艺占主导地位，约占乙酸总生产能力的94%。发展至今，工业上甲醇羰基化制乙酸大致经历了三个发展阶段：
第一阶段：1960年BSAF公司利用钴催化剂在较高的反应温度和压力下(250℃，60MPa)首先实现了用甲醇羰基化法生产乙酸的工业化生产。
第二阶段：Monsanto公司研制出更高活性和选择性的铑～碘化物(RhI3)催化体系，且其反应温度和压力更低(175℃左右，3.0MPa)，乙酸以一氧化碳为基准的选择性达到了90%以上。但该反应对装置要求很高，需要全锆合金反应釜。
第三阶段：成功开发了用于甲醇羰基化法生产乙酸的铱催化剂体系。该工艺在水含量较低的条件下进行，大大提高了催化剂的稳定性，并减少了液体副产物的生成，提高了一氧化碳的转化率。Celanese公司通过添加高浓度的碘化锂和碘甲烷助剂后，催化剂稳定性得以提高，反应中水含量显著降低，同时又保持较高的羰基化速率，后续分离成本降低。
考虑到均相催化剂存在活性组分易流失，分离困难等缺点，一些研究者将研究重点转移到负载型非均相催化体系。而负载型非均相催化体系根据载体类型的不同可大致分为聚合物载体、活性炭载体、无机氧化物载体等体系。但负载型催化剂体系也有很多自身存在的问题，比如活性比均相催化体系的低、活性成分易脱除、对载体要求较高等。因此负载型非均相甲醇羰基化制乙酸的催化体系尚有一系列问题需要解决。而甲醇多相羰基化合成乙酸甲酯工艺路线可直接跳过合成乙酸这一中间步骤，避免了使用昂贵的锆材，少量副产的乙酸可通过酯化反应进一步转化为乙酸甲酯，节省大量设备投资成本。
醇多相羰基化合成乙酸甲酯工艺主要采用活性炭负载的铱催化体系，虽然目前取得了不错的研究进展，但该催化体系仍然存在催化剂活性低和稳定性差两个问题。就一般来说，提高催化剂的活性和稳定性可以通过添加一些金属或非金属助剂或者改变载体的预处理方法等方法进行改善。大连化物所的丁云杰团队通过加入硫酸或者有机磺酸提高羰基化反TOF，来提高铱基催化剂的催化活性并取得了不错的效果。但在甲醇羰基化制乙酸甲酯的过程中，催化剂的活性组分Ir颗粒容易聚集长大，容易造成催化剂活性降低。而针对铱基催化剂的稳定性差问题的研究鲜有报道。
（三）发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种工艺简单、使用效果好的高活性高稳定性的铱基催化剂及其制备方法和应用。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种高活性高稳定性的铱基催化剂，由主活性组分、助剂和载体组成，其特征在于：所述主活性组分为铱，助剂为金属助剂和非金属助剂的组合物，载体为磷改性后的活性炭；主活性组分含量为催化剂重量的0.05-6.0wt%,金属助剂和非金属助剂含量分别为催化剂重量的0.05-30.0wt%，其余为载体。
本发明的更优技术方案为：
所述金属助剂为La、Ce、Nd和Sn中的一种或多种，非金属助剂为磷酸或其相应的铵盐。
所述活性炭载体为椰壳炭或杏壳炭，其改性剂为浓度为10-85wt%的磷酸溶液。
所述朱活性组分的含量为催化剂重量的0.1-4wt%,金属助剂和非金属助剂含量分别为催化剂重量的0.1-10.0wt%
所述椰壳炭的比表面积为500-1500m2/g，平均孔径为1-200nm；杏壳炭的比表面积为600-1600m2/g，平均孔径为1-200nm。
上述铱基催化剂的制备方法，包括如下步骤：
（A）活性炭的预处理：
（1）将破碎、筛选出20-40目的活性炭加入到盛有去离子水的容器中，在110-160℃油浴锅内回流1-10h，100-150℃下烘箱烘干；
（2）将烘干的活性炭浸渍在浓度为1-12mol/L的磷酸溶液中，超声1-10h，60-90℃鼓风烘箱内浸渍1-12h，过滤去溶液，100-150℃下烘箱烘干；
（3）将烘干后的活性炭放入管式炉中在化学惰性气体的保护环境中、300-900℃下焙烧1-10h，得到磷改性的活性炭；
（B）制备铱基催化剂：
（1）将铱金属前驱体、金属助剂前驱体和非金属助剂前驱体按照比例加入到呈良好的去离子水中，超声溶解，配制前驱体溶液；
（2）将磷改性的活性炭加入到前驱体溶液中，超声0.5-2h，然后在室温条件下等体积浸渍5-30h，100-150℃下烘箱烘干；
（3）烘干后，将其放入管式炉中在惰性气体保护下，于200-600℃下焙烧1-10h，制备得到铱基催化剂。
步骤（B）中，金属助剂前驱体为La、Ce、Nd和Sn的氯化物、硝酸盐、氧化物或氢氧化物中的一种或多种，非金属助剂为磷酸、磷酸铵、磷酸氢铵和磷酸二氢铵中的一种或多种。
上述铱基催化剂在甲醇羰基化制备乙酸甲酯和乙酸反应中的应用，包括如下步骤：
（1）对铱基催化剂进行还原活化；
（2）将一氧化碳和泵入的甲醇和碘甲烷的混合液进入到装有颗粒状铱基催化剂的固定床中，于150-300℃、压力1-8MPa下，进行甲醇多相羰基化反应，主要产物为乙酸甲酯和乙酸。
优选的：
步骤（1）中，还原气体为氢气和一氧化碳的混合气，GHSV＝1000-5000h-1，压力1-8MPa，升温速率1-10℃/min从室温升温至200-400℃，保持1-5h。
步骤（2）中，固定床反应器的材质为哈氏合金，甲醇液时空速为0.1-10h-1，一氧化碳和甲醇的摩尔比为1-3，一氧化碳和氢气的摩尔比为1-20，助催化剂碘甲烷的用量为甲醇重量的1-20.0wt%。
本发明工艺设计合理，产品性能稳定，活性高，与现有的活性炭负载铱催化剂甲醇羰基化技术相比，产品在甲醇多相羰基化反应中具有更好的活性和稳定性。
（四）具体实施方式
实施例中所采用的活性炭均先用去离子水进行水洗，具体步骤如下：称取20g大小为20-40目的活性炭，将其倒入装有200g去离子水的圆底烧瓶中，在140℃条件下回流4h，然后置于120℃的鼓风烘箱中烘干。
实施例1：
称取10g水洗烘干后的杏壳炭，浸渍在100ml浓度为50wt%的H3PO4溶液中，超声1h，在80℃鼓风烘箱内浸渍4h，过滤去溶液，120℃下烘箱烘干，然后在管式炉中N2的保护下400℃下焙烧3h，得到磷改性的杏壳炭。
称取0.100gH2IrCl6·6H2O、0.045g LaCl3和0.025g H3PO4溶于4g去离子水中，超声溶解，得到前驱体溶液A；称取3g磷改性的杏壳炭加入到前驱体溶液A中，超声1h，然后在室温条件下等体积浸渍24h，120℃下烘箱烘干，在管式炉中N2的保护下350℃下焙烧3h，得到磷改性的杏壳炭负载的铱基催化剂。
实施例2：
称取10g水洗烘干后的杏壳炭，浸渍在100ml浓度为50wt%的H3PO4溶液中，超声1h，在80℃鼓风烘箱内浸渍4h，过滤去溶液，120℃下烘箱烘干，然后在管式炉中N2的保护下550℃下焙烧3h，得到磷改性的杏壳炭。
称取0.100gH2IrCl6·6H2O、0.045g LaCl3和0.025g H3PO4溶于4g去离子水中，超声溶解，得到前驱体溶液A；称取3g磷改性的杏壳炭加入到前驱体溶液A中，超声1h，然后在室温条件下等体积浸渍24h，120℃下烘箱烘干，在管式炉中N2的保护下350℃下焙烧3h，得到磷改性的杏壳炭负载的铱基催化剂。
实施例3：
称取10g水洗烘干后的杏壳炭，浸渍在100ml浓度为50wt%的H3PO4溶液中，超声1h，在80℃鼓风烘箱内浸渍4h，过滤去溶液，120℃下烘箱烘干，然后在管式炉中N2的保护下700℃下焙烧3h，得到磷改性的杏壳炭。
称取0.100gH2IrCl6·6H2O、0.045g LaCl3和0.025g H3PO4溶于4g去离子水中，超声溶解，得到前驱体溶液A；称取3g磷改性的杏壳炭加入到前驱体溶液A中，超声1h，然后在室温条件下等体积浸渍24h，120℃下烘箱烘干，在管式炉中N2的保护下350℃下焙烧3h，得到磷改性的杏壳炭负载的铱基催化剂。
实施例4：
称取10g水洗烘干后的杏壳炭，浸渍在100ml浓度为50wt%的H3PO4溶液中，超声1h，在80℃鼓风烘箱内浸渍4h，过滤去溶液，120℃下烘箱烘干，然后在管式炉中N2的保护下850℃下焙烧3h，得到磷改性的杏壳炭。
称取0.100gH2IrCl6·6H2O、0.045g LaCl3和0.025g H3PO4溶于4g去离子水中，超声溶解，得到前驱体溶液A；称取3g磷改性的杏壳炭加入到前驱体溶液A中，超声1h，然后在室温条件下等体积浸渍24h，120℃下烘箱烘干，在管式炉中N2的保护下350℃下焙烧3h，得到磷改性的杏壳炭负载的铱基催化剂。
实施例5：
称取10g水洗烘干后的椰壳炭，浸渍在100ml浓度为50wt%的H3PO4溶液中，超声1h，在80℃鼓风烘箱内浸渍4h，过滤去溶液，120℃下烘箱烘干，然后在管式炉中N2的保护下700℃下焙烧3h，得到磷改性的椰壳炭。
称取0.100gH2IrCl6·6H2O、0.045g LaCl3和0.025g H3PO4溶于4g去离子水中，超声溶解，得到前驱体溶液A；称取3g磷改性的椰壳炭加入到前驱体溶液A中，超声1h，然后在室温条件下等体积浸渍24h，120℃下烘箱烘干，在管式炉中N2的保护下350℃下焙烧3h，得到磷改性的椰壳炭负载的铱基催化剂。
实施例6：
称取10g水洗烘干后的椰壳炭，浸渍在100ml浓度为60wt%的H3PO4溶液中，超声1h，在80℃鼓风烘箱内浸渍4h，过滤去溶液，120℃下烘箱烘干，然后在管式炉中N2的保护下700℃下焙烧3h，得到磷改性的椰壳炭。
称取0.100gH2IrCl6·6H2O、0.045g LaCl3和0.025g H3PO4溶于4g去离子水中，超声溶解，得到前驱体溶液A；称取3g磷改性的椰壳炭加入到前驱体溶液A中，超声1h，然后在室温条件下等体积浸渍24h，120℃下烘箱烘干，在管式炉中N2的保护下350℃下焙烧3h，得到磷改性的椰壳炭负载的铱基催化剂。
实施例7：
称取10g水洗烘干后的椰壳炭，浸渍在100ml浓度为70wt%的H3PO4溶液中，超声1h，在80℃鼓风烘箱内浸渍4h，过滤去溶液，120℃下烘箱烘干，然后在管式炉中N2的保护下700℃下焙烧3h，得到磷改性的椰壳炭。
称取0.100gH2IrCl6·6H2O、0.045g LaCl3和0.025g H3PO4溶于4g去离子水中，超声溶解，得到前驱体溶液A；称取3g磷改性的椰壳炭加入到前驱体溶液A中，超声1h，然后在室温条件下等体积浸渍24h，120℃下烘箱烘干，在管式炉中N2的保护下350℃下焙烧3h，得到磷改性的椰壳炭负载的铱基催化剂。
实施例8：
称取10g水洗烘干后的椰壳炭，浸渍在100ml浓度为60wt%的H3PO4溶液中，超声1h，在80℃鼓风烘箱内浸渍4h，过滤去溶液，120℃下烘箱烘干，然后在管式炉中N2的保护下700℃下焙烧3h，得到磷改性的椰壳炭。
称取0.100gH2IrCl6·6H2O、0.045gCeCl3和0.025g H3PO4溶于4g去离子水中，超声溶解，得到前驱体溶液A；称取3g磷改性的椰壳炭加入到前驱体溶液A中，超声1h，然后在室温条件下等体积浸渍24h，120℃下烘箱烘干，在管式炉中N2的保护下350℃下焙烧3h，得到磷改性的椰壳炭负载的铱基催化剂。
实施例9：
称取10g水洗烘干后的椰壳炭，浸渍在100ml浓度为60wt%的H3PO4溶液中，超声1h，在80℃鼓风烘箱内浸渍4h，过滤去溶液，120℃下烘箱烘干，然后在管式炉中N2的保护下700℃下焙烧3h，得到磷改性的椰壳炭。
称取0.100gH2IrCl6·6H2O、0.046g NdCl3和0.025g H3PO4溶于4g去离子水中，超声溶解，得到前驱体溶液A；称取3g磷改性的椰壳炭加入到前驱体溶液A中，超声1h，然后在室温条件下等体积浸渍24h，120℃下烘箱烘干，在管式炉中N2的保护下350℃下焙烧3h，得到磷改性的椰壳炭负载的铱基催化剂。
实施例10：
称取10g水洗烘干后的椰壳炭，浸渍在100ml浓度为60wt%的H3PO4溶液中，超声1h，在80℃鼓风烘箱内浸渍4h，过滤去溶液，120℃下烘箱烘干，然后在管式炉中N2的保护下700℃下焙烧3h，得到磷改性的椰壳炭。
称取0.100gH2IrCl6·6H2O、0.050g SnCl4和0.025g H3PO4溶于4g去离子水中，超声溶解，得到前驱体溶液A；称取3g磷改性的椰壳炭加入到前驱体溶液A中，超声1h，然后在室温条件下等体积浸渍24h，120℃下烘箱烘干，在管式炉中N2的保护下350℃下焙烧3h，得到磷改性的椰壳炭负载的铱基催化剂。
实施例11：
称取10g水洗烘干后的椰壳炭，浸渍在100ml浓度为60wt%的H3PO4溶液中，超声1h，在80℃鼓风烘箱内浸渍4h，过滤去溶液，120℃下烘箱烘干，然后在管式炉中N2的保护下700℃下焙烧3h，得到磷改性的椰壳炭。
称取0.100gH2IrCl6·6H2O、0.059g La(NO3)3和0.038g (NH4)3PO4溶于4g去离子水中，超声溶解，得到前驱体溶液A；称取3g磷改性的椰壳炭加入到前驱体溶液A中，超声1h，然后在室温条件下等体积浸渍24h，120℃下烘箱烘干，在管式炉中N2的保护下350℃下焙烧3h，得到磷改性的椰壳炭负载的铱基催化剂。
实施例12：
称取10g水洗烘干后的椰壳炭，浸渍在100ml浓度为60wt%的H3PO4溶液中，超声1h，在80℃鼓风烘箱内浸渍4h，过滤去溶液，120℃下烘箱烘干，然后在管式炉中N2的保护下700℃下焙烧3h，得到磷改性的椰壳炭。
称取0.100gH2IrCl6·6H2O、0.059g Ce2O3和0.034g (NH4)2HPO4溶于4g去离子水中，超声溶解，得到前驱体溶液A；称取3g磷改性的椰壳炭加入到前驱体溶液A中，超声1h，然后在室温条件下等体积浸渍24h，120℃下烘箱烘干，在管式炉中N2的保护下350℃下焙烧3h，得到磷改性的椰壳炭负载的铱基催化剂。
实施例13：
称取10g水洗烘干后的椰壳炭，浸渍在100ml浓度为60wt%的H3PO4溶液中，超声1h，在80℃鼓风烘箱内浸渍4h，过滤去溶液，120℃下烘箱烘干，然后在管式炉中N2的保护下700℃下焙烧3h，得到磷改性的椰壳炭。
称取0.100gH2IrCl6·6H2O、0.035g La(OH)3和0.030g NH4H2PO4溶于4g去离子水中，超声溶解，得到前驱体溶液A；称取3g磷改性的椰壳炭加入到前驱体溶液A中，超声1h，然后在室温条件下等体积浸渍24h，120℃下烘箱烘干，在管式炉中N2的保护下350℃下焙烧3h，得到磷改性的椰壳炭负载的铱基催化剂。
实施例14：
称取10g水洗烘干后的椰壳炭，浸渍在100ml浓度为60wt%的H3PO4溶液中，超声1h，在80℃鼓风烘箱内浸渍4h，过滤去溶液，120℃下烘箱烘干，然后在管式炉中N2的保护下700℃下焙烧3h，得到磷改性的椰壳炭。
称取0.100gH2IrCl6·6H2O、0.140g La(OH)3和0.030g NH4H2PO4溶于4g去离子水中，超声溶解，得到前驱体溶液A；称取3g磷改性的椰壳炭加入到前驱体溶液A中，超声1h，然后在室温条件下等体积浸渍24h，120℃下烘箱烘干，在管式炉中N2的保护下350℃下焙烧3h，得到磷改性的椰壳炭负载的铱基催化剂。
实施例15：
称取10g水洗烘干后的椰壳炭，浸渍在100ml浓度为60wt%的H3PO4溶液中，超声1h，在80℃鼓风烘箱内浸渍4h，过滤去溶液，120℃下烘箱烘干，然后在管式炉中N2的保护下700℃下焙烧3h，得到磷改性的椰壳炭。
称取0.100gH2IrCl6·6H2O、0.035g La(OH)3和0.120g NH4H2PO4溶于4g去离子水中，超声溶解，得到前驱体溶液A；称取3g磷改性的椰壳炭加入到前驱体溶液A中，超声1h，然后在室温条件下等体积浸渍24h，120℃下烘箱烘干，在管式炉中N2的保护下350℃下焙烧3h，得到磷改性的椰壳炭负载的铱基催化剂。
实施例16：
称取10g水洗烘干后的椰壳炭，浸渍在100ml浓度为60wt%的H3PO4溶液中，超声1h，在80℃鼓风烘箱内浸渍4h，过滤去溶液，120℃下烘箱烘干，然后在管式炉中N2的保护下700℃下焙烧3h，得到磷改性的椰壳炭。
称取0.050gH2IrCl6·6H2O、0.035g La(OH)3和0.030g NH4H2PO4溶于4g去离子水中，超声溶解，得到前驱体溶液A；称取3g磷改性的椰壳炭加入到前驱体溶液A中，超声1h，然后在室温条件下等体积浸渍24h，120℃下烘箱烘干，在管式炉中N2的保护下350℃下焙烧3h，得到磷改性的椰壳炭负载的铱基催化剂。
实施例17：
称取10g水洗烘干后的椰壳炭，浸渍在100ml浓度为60wt%的H3PO4溶液中，超声1h，在80℃鼓风烘箱内浸渍4h，过滤去溶液，120℃下烘箱烘干，然后在管式炉中N2的保护下700℃下焙烧3h，得到磷改性的椰壳炭。
称取0.400gH2IrCl6·6H2O、0.035g La(OH)3和0.030g NH4H2PO4溶于4g去离子水中，超声溶解，得到前驱体溶液A；称取3g磷改性的椰壳炭加入到前驱体溶液A中，超声1h，然后在室温条件下等体积浸渍24h，120℃下烘箱烘干，在管式炉中N2的保护下350℃下焙烧3h，得到磷改性的椰壳炭负载的铱基催化剂。
实施例18：
称取10g水洗烘干后的椰壳炭，浸渍在100ml浓度为60wt%的H3PO4溶液中，超声1h，在80℃鼓风烘箱内浸渍4h，过滤去溶液，120℃下烘箱烘干，然后在管式炉中N2的保护下700℃下焙烧3h，得到磷改性的椰壳炭。
称取0.100gH2IrCl6·6H2O、0.035g La(OH)3和0.030g NH4H2PO4溶于4g去离子水中，超声溶解，得到前驱体溶液A；称取3g磷改性的椰壳炭加入到前驱体溶液A中，超声1h，然后在室温条件下等体积浸渍24h，120℃下烘箱烘干，在管式炉中N2的保护下550℃下焙烧3h，得到磷改性的椰壳炭负载的铱基催化剂。
对比实施例：
称取0.100gH2IrCl6·6H2O和0.035g La(OH)3溶于4g去离子水中，超声溶解，得到前驱体溶液A；称取3g未改性的椰壳炭加入到前驱体溶液A中，超声1h，然后在室温条件下等体积浸渍24h，120℃下烘箱烘干，在管式炉中N2的保护下350℃下焙烧3h，得到磷改性的椰壳炭负载的铱基催化剂。
应用实施例：
制备的催化剂在以甲醇/CO为原料制备乙酸甲酯和乙酸反应中的应用。
催化剂在固定床哈氏合金反应器反应前需进行还原活化，活化条件为：还原气体为H2和CO混合气，GHSV＝2750h-1(H2/CO＝10)，压力3MPa，升温速率2℃/min从室温升温至350℃，保持3h，得到活化后的磷改性的椰壳炭负载的铱基催化剂。反应条件为：催化剂用量3mL，反应温度为180℃，反应压力5MPa，甲醇LHSV=6h-1，CO /CH3OH/H2=10:5:1(摩尔比)，CH3OH/CH3I=30(质量比)。反应尾气经冷阱冷却后，气相产物进行在线分析，色谱仪器为安捷伦7890A GC，PQ填充柱，TCD检测器。液相产物离线分析，FFAP毛细管色谱柱，FID检测器。内标法分析，异丁醇为内标物。催化剂连续稳定运行后的评价结果见表1。
表1 甲醇多相羰基化连续稳定运行后的催化剂评价结果汇总
从表1结果来看，与未改性的催化剂相比，磷改性的铱基催化剂在甲醇多相羰基化制乙酸甲酯和乙酸反应表现出更高的催化活性和选择性；将实施例13中所述的催化剂进行3000h寿命考察，发现运行3000h后催化剂的催化性能未见明显下降，表现良好的催化活性和稳定性，具有工业化应用前景。
上述实例仅用于说明本发明公开的催化剂制备方法，并不限于本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改和改进，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高活性高稳定性的铱基催化剂，由主活性组分、助剂和载体组成，其特征在于：所述主活性组分为铱，助剂为金属助剂和非金属助剂的组合物，载体为磷改性后的活性炭；主活性组分含量为催化剂重量的0.05-6.0wt%,金属助剂和非金属助剂含量分别为催化剂重量的0.05-30.0wt%，其余为载体。
2.根据权利要求1所述的高活性高稳定性的铱基催化剂，其特征在于：所述金属助剂为La、Ce、Nd和Sn中的一种或多种，非金属助剂为磷酸或其相应的铵盐。
3.根据权利要求1所述的高活性高稳定性的铱基催化剂，其特征在于：所述活性炭载体为椰壳炭或杏壳炭，其改性剂为浓度为10-85wt%的磷酸溶液。
4.根据权利要求1所述的高活性高稳定性的铱基催化剂，其特征在于：所述朱活性组分的含量为催化剂重量的0.1-4wt%,金属助剂和非金属助剂含量分别为催化剂重量的0.1-10.0wt%
根据权利要求2所述的高活性高稳定性的铱基催化剂，其特征在于：所述椰壳炭的比表面积为500-1500m2/g，平均孔径为1-200nm；杏壳炭的比表面积为600-1600m2/g，平均孔径为1-200nm。
5.根据权利要求1所述的铱基催化剂的制备方法，其特征为，包括如下步骤：（A）活性炭的预处理：（1）将破碎、筛选出20-40目的活性炭加入到盛有去离子水的容器中，在110-160℃油浴锅内回流1-10h，100-150℃下烘箱烘干；（2）将烘干的活性炭浸渍在浓度为1-12mol/L的磷酸溶液中，超声1-10h，60-90℃鼓风烘箱内浸渍1-12h，过滤去溶液，100-150℃下烘箱烘干；（3）将烘干后的活性炭放入管式炉中在化学惰性气体的保护环境中、300-900℃下焙烧1-10h，得到磷改性的活性炭；（B）制备铱基催化剂：（1）将铱金属前驱体、金属助剂前驱体和非金属助剂前驱体按照比例加入到呈良好的去离子水中，超声溶解，配制前驱体溶液；（2）将磷改性的活性炭加入到前驱体溶液中，超声0.5-2h，然后在室温条件下等体积浸渍5-30h，100-150℃下烘箱烘干；（3）烘干后，将其放入管式炉中在惰性气体保护下，于200-600℃下焙烧1-10h，制备得到铱基催化剂。
6.根据权利要求6所述的铱基催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（B）中，金属助剂前驱体为La、Ce、Nd和Sn的氯化物、硝酸盐、氧化物或氢氧化物中的一种或多种，非金属助剂为磷酸、磷酸铵、磷酸氢铵和磷酸二氢铵中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的铱基催化剂在甲醇羰基化制备乙酸甲酯和乙酸反应中的应用，其特征为，包括如下步骤：（1）对铱基催化剂进行还原活化，（2）将一氧化碳和泵入的甲醇和碘甲烷的混合液进入到装有颗粒状铱基催化剂的固定床中，于150-300℃、压力1-8MPa下，进行甲醇多相羰基化反应，主要产物为乙酸甲酯和乙酸。
8.根据权利要求8所述的铱基催化剂的应用，其特征在于：步骤（1）中，还原气体为氢气和一氧化碳的混合气，GHSV＝1000-5000h-1，压力1-8MPa，升温速率1-10℃/min从室温升温至200-400℃，保持1-5h。
9.根据权利要求8所述的铱基催化剂的应用，其特征在于：步骤（2）中，固定床反应器的材质为哈氏合金，甲醇液时空速为0.1-10h-1，一氧化碳和甲醇的摩尔比为1-3，一氧化碳和氢气的摩尔比为1-20，助催化剂碘甲烷的用量为甲醇重量的1-20.0wt%。
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