CN1367813A - 含烃聚合材料的低温热解用催化剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于含烃聚合材料低温热解的催化剂,所述催化剂主要用于橡胶废旧材料的回收利用。该催化剂是从微观碳粒子与超分散性铁粒子形式的碳－铁组分制备的。为了增加轻质烃部分在冷凝物中的收率,为了在橡胶热解产物中基本上完全地结合硫,该催化剂进一步含有金属－碳组分。这种组分由一种分散系的汽提与热解产物组成,该分散系包含至少一种周期表VIII族金属的盐,该盐能够受热腐蚀生成氧化物,其中所述金属选自由铁、镍和钴组成的组。该分散系进一步包括碳水化合物以及高挥发性溶剂。
Description
发明领域
本发明涉及定性与定量组成的用于含烃聚合材料的低温热解的催化剂，所述催化剂主要打算用于废旧橡胶材料的回收利用。
发明背景
下文中：
此处所用的术语“含烃聚合材料”优选地指能够在有机溶剂中溶胀的组合材料，它含有单独的通过烯烃、二烯烃、三烯烃、环烯烃、环二烯烃和环三烯烃和/或其衍生物的聚合作用或共聚作用所生成的粘合剂，以及使用交联剂和通常不易除去的增量剂，但是优选地指基于硫化天然和/或合成橡胶的复合橡胶。
此处所用的术语“废旧橡胶材料”指耗损的机械橡胶用品，与它们的设计、最初大小和命名无关。
对本领域技术人员来说显而易见的是，废旧橡胶材料是含烃聚合材料的最常见形式。因此，下文所有关于废旧橡胶材料的提法都可统称为其他能够在有机溶剂中溶胀的含烃聚合材料。对专家来说也显而易见的是，用过的车辆轮胎、尤其是金属-绳织轮胎(metal-cord tires)是目前废旧橡胶材料的主要来源。因此，下文所有关于用过的轮胎的废旧橡胶材料的提法都可统称为其他废旧橡胶。
公知的是废旧橡胶材料能够充当有回收价值的资源来源。不过，硫化橡胶大分子中的高强度化学键和常见于机械橡胶用品的从增强钢中难以分离橡胶都妨碍了它们的回收。另外，大多数已知的用于橡胶破坏的方法和手段是危险的，因为硫化合物、致癌性碳黑和某些其他毒性物质会带来环境污染。
还公知的是用过的轮胎、尤其是金属-绳织轮胎是最严重的环境污染之一，即使非回收的形式也是如此。因而，在最近10年，美国每年仅耗损2亿5千万只轮胎，它们的倾倒总数已经超过30亿只。因此，国家经济越发展，其领土越小，耗损轮胎的利用问题就越紧迫。
由于在轮胎上敷用纺织帘布使其机械破碎与研磨在能耗和生态学上都是可接受的，问题的解决借助于：
破碎轮胎被机械分离成为橡胶碎屑和含纤维素的纤维材料，和它们的各自应用(例如参见美国专利No.1,607,291)，
或橡胶的解聚作用，例如在蒸汽加压的高压反应釜内(美国专利No.2,447,732)或者在真空下利用热解装置(美国专利No.4,740,270)等。
对耗损的金属-绳织轮胎来说，在环境温度下进行所述轮胎的纯粹机械破碎和其碎片的研磨在能耗上是不利的。
不久以前，在很多国家，这类轮胎的处置问题已经得到部分解决，但是采用的方式在生态学上是极为危险的，也就是燃烧(例如参见文章“Tire Recycling Plant Tire Up”，Modern Tire Dealer，1987，No.8，p.6)。由此，金属绳变为组成不确定的锈斑，它实际上是不可回收的，因为为了将它们引入治金过程所需收集、释放和生产成本很高。
提供耗损轮胎的分阶段机械研磨并冷冻至少一次的方法已经排除了所述缺点。
因而，已知的方法包括修整轮胎珠粒，初步破碎修整后的轮胎为碎片，通常约3cm厚，和：
在环境温度下碾磨碎片，磁分离金属，筛分橡胶粒子，以分离(1)商用的微细碎屑和(2)线性尺寸优选为2至7(不大于15)mm的颗粒，它们在液氮中被冷冻，然后进一步碾磨，得到线性大小为0.2至2.0mm的橡胶碎屑(“Gummibereitung”，1987，Bd.63，No.10，S.102-104)；或者在碾磨之前冷冻橡胶碎片(“Gummibereitung”，1987，Bd.63，No.10，S.97-100；美国专利No.5,385,307)，随后分离金属，根据大小分选橡胶粒子。
由此，达到轮胎处置最终产物的生态学安全性和高质量目标的代价是生产率低和单位功率输入高。因此，这类方法的实际用途受到限制。按照申请DE 2900655，金属织绳(帘布)与橡胶的热电分离要求初步修整轮胎珠粒，仅当帘布丝始终穿透橡胶通过珠粒时才有效。否则，完整金属-帘布加温至橡胶热破坏的温度和所有与帘布丝相邻的层全部烧尽都是不可能的。另外，所述方法导致毒性橡胶破坏产物排放到大气中。金属织绳的感应加温(例如参见申请DE 3911082；申请EP 0 478 774)排除了修整珠粒的必要；不过，它增加了毒性橡胶破坏产物的产量。帘布丝的电脉冲破坏(俄罗斯专利2050287)是依据在金属帘布上排放电容器电池或蓄积反应性LC-电路。这种方法的特征在于沿金属晶粒边界的高密度热功率的短期热发射，以及由此带来的破坏帘布丝的破裂性质。由此，相当一部分微细金属粒子从撕扯它为不同大小碎片的橡胶飞出来。
这种在生态学上安全的方法并不保证金属与橡胶的有效分离，与应用于金属帘布的功率无关，它的实际用途受到下列环境因素的阻碍：
首先，因为珠粒修整不均匀和/或相当一部分帘布丝在厚橡胶内的上述形势，不是总能够保证电容器电池与金属帘布之间的有效接触，导致帘布丝的破坏不完全，更不必说所有金属粒子从厚橡胶中释放出来；
其次，封在碎裂轮胎内的金属帘布质量(和诱导率)越大，功率从反应性LC-电路至帘布丝的电磁(转化)转移效率就越小。
从所得产物的纯度上来说，向包围机械扩张的轮胎的液体中释放强大激光脉冲，在任意维数类型耗损轮胎的整体破坏期间进行橡胶和金属的有效性与生态学安全的分离在原则上是可能的(参见国际申请PCT/US96/00011的公开文本WO 97/44171)。在这种情况下，橡胶在室温下变为脆性，从金属帘布中被完全分离，能够容易为冶金所利用。
不过，这样一种方法的效率系数几乎不超过1％，因为激光的效率低(通常不大于5％)，这阻碍了它的实际用途。
因此，这样的方法和手段是回收轮胎所优选的，尤其是具有金属帘布的那些，即，不要求橡胶与帘布丝的任何初步分离，允许从废旧橡胶中得到一组有商业价值的副产物，并且实际上无需另外加工即可利用帘布丝。
多数这类方法基于废旧橡胶的低温(不大于500℃，通常在200至400℃范围内)催化热解作用，仅要求切割轮胎成若干大片，包括具有金属帘布的大型轮胎。
废旧橡胶的催化热解参数(特别是温度和压力)和结果大大取决于所用催化剂。其质量的关键指标是活性，可以如下评价之：每质量单位热解废旧材料的消耗率、可允许的最低热解温度和压力、聚合物有机组分转化为小分子产物的程度、这类产物的定性组成、它们在混合物中的比例和它们对随后用途的适应性(出售前尽可能少地或者没有另外加工)。
例如，美国专利No.3,996,022公开了一种热解用催化剂，它是卤化物熔合物的形式，例如氯化锌和氯化锡。在300℃以上的温度和正压下，它保证废旧橡胶转化为气态烃、低硫发动机燃料与固体碳残渣的混合物。
不过，这类催化剂的单位消耗量是相当高的，它在足够严格的条件下使用，大量产生的固体残渣仅适合作为家用煤的替代品，并且难以从热解装置中除去。
在氢的存在下，在350至500℃的温度下，在10至30MPa的压力下，在烃燃料与破碎废旧橡胶的混合物热解方法中，利用基于铁化合物(通常为氧化物)与一种辅助性的周期表IV族金属化合物(Cr，Mo，W，Se，Te)的粉状催化剂得到相似结果(美国专利4,251,500；日本专利52-125088)。
由此，在一定程度上减少固体残渣量和增加所生成的发动机燃料都与抗火抗爆的特殊安全性量度需要有关。
公开在美国专利No.5,286,374中的用于废旧橡胶热解的催化剂是由云母制成的，例如白云母、绢云母和黑云母。它允许耗损金属-绳织轮胎的热解过程在230至400℃的反应温度下和1.0-2.5大气压的压力下进行。
这样一种催化剂允许气态烃、广泛的液体燃料、碳黑和主要在帘布丝上适合用作冶金原料的少量固体碳残渣，在没有氢的存在下生产，这是显著安全的条件。
不过，它的消耗率占最初橡胶质量的2至3％，而固体热解产物的总产量达43％。由此，仅占这些产物一部分的碳黑明显被催化剂的混合物所污染，这阻碍了它的应用。
公开在UA专利No.10442中的催化剂是与所提出的催化剂最接近的现有技术。它是气态碳氧化物经铁屑分解的产物，本质上代表均匀的铁-碳组合材料，是超分散性铁粒子与微观碳粒子的形式。这种催化剂以下称为“铁-碳组分”，向所用机油类型烃溶剂中的加入量不小于0.2％，优选为0.5至1.0％溶剂质量。废旧橡胶材料留在这种混合物中，直到它们溶胀不小于1.1倍，滗析与催化剂混合的过量溶剂，以供反复使用，同时在150至450℃的温度下，优选地接近200℃，在氮流中，使所溶胀的废旧橡胶材料进行热解。
所以，这种催化剂的单位消耗率占橡胶质量的0.002-0.005％。其结果是，不含混合物的固体热解产物是碳黑的形式，比表面为80至100m2/g，适合于生产新一代机械橡胶制品，至少是与新鲜碳黑的50/50混合物。
不过，利用所述催化剂所产生的液体热解产物的整个冷凝物本质上构成黑油燃料，其沸腾起始温度在150℃以上，沸腾结束温度接近400℃，闪蒸温度在100℃以上，其中含有90％以上链长在C5以上的石蜡样烃。此外，在使用所述催化剂的情况下，热解产物中的结合硫含量经常不低于1.0％。这些不理想结果可以解释为是粉状催化剂在破坏含有氢与碳的大分子的反应中活性仍然不够高。
发明概述
是故，本发明的目的是借助提高其含量，提供更有效的催化剂，能够在含烃聚合材料的热解过程中有利于冷凝物富集轻质烃馏分和硫实际上完全结合在热解产物中。
达到该目的的解决方案是，含烃聚合材料的低温热解用催化剂包含微观碳粒子与超分散性铁粒子形式的铁-碳组分，按照本发明进一步包含作为一种分散系的汽提与热解产物而得到的金属-碳组分，该分散系含有至少一种来自周期表VIII族金属的盐，该盐能够受热腐蚀而生成氧化物，其中所述金属选自由铁、镍和钴组成的组；以及碳水化合物和高挥发性溶剂。
所述复合催化剂与单一铁-碳组分形式的已知催化剂相比，在含烃聚合材料、特别是金属-绳织轮胎形式的废旧橡胶的低温热解过程中具有更高的活性，这一点证实如下：
热解所得冷凝物的沸腾起始温度有实质性降低，下降至70℃；
在70至300℃的沸腾温度范围内回收挥发物，优选为直链C3-C9烃和芳族烃，其混合物经常占总冷凝物质量的50％以上；
黑油燃料样馏分的产量占总冷凝物质量的40-45％；
最初的聚合物质量有高达95-96％转化为冷凝物；
存在于橡胶中的硫在热解产物内的化学键合实际上是完全的；和
有可能得到比表面高达120m2/g的碳黑。
第一个补充性差异在于这样一个事实，铁-碳组分和所述金属-碳组分满足下列比例(按质量百分比计)：
铁-碳组分 70-98
金属-碳组分 2-30
这允许催化剂质量参数达到显著的优化，诸如比表面高至不小于80m2/g，优选地在110-120m2/g的范围内。
第二个补充性差异在于这样一个事实，所述金属-碳组分是作为分散系的汽提与热解产物而得到的，该分散系除了至少一种来自周期表VIII族金属的盐以及碳水化合物和高挥发性溶剂以外，还含有初步得到的铁-碳组分，其中所述的盐能够受热腐蚀生成氧化物，所述金属选自由铁、镍和钴组成的组。所得复合催化剂是以铁-碳与金属-碳组分在混合物中最均匀的分布为特征的，从而确保在不大于250℃的热解温度下的冷凝物产出构成橡胶的有机部分的提高。
第三个补充性差异在于这样一个事实，金属-碳组分是含有铁盐、碳水化合物和高挥发性溶剂的分散系的汽提与热解产物。铁是周期表VIII族金属中最易获得的金属。因此，根据本发明的催化剂从制造商的生产成本和消费者的价格来判断都是最可接受的。
第四个补充性差异在于这样一个事实，金属-碳组分是含有铁盐、碳水化合物和高挥发性溶剂的分散系的汽提与热解产物，该碳水化合物选自由单糖和二糖组成的组。单糖和二糖容易获得，并且容易热解为超分散性碳黑，这允许所提出的催化剂的金属-碳组分可以被低成本和高效地生产。
第五个补充性差异在于这样一个事实，金属-碳组分是含有铁盐、水溶性高分子碳水化合物和作为高挥发性溶剂的水的分散系的汽提与热解产物，该碳水化合物选自由淀粉和水溶性纤维素酯组成的组。含有这类水溶性多糖的水分散系证实最适宜低成本生产具有高金属浓度的金属-碳组分。
第六个补充性差异在于这样一个事实，铁和碳在铁-碳组分中的含量如下(按摩尔百分比计)：
铁 1.35-46.15
碳 53.85-98.65
第七个补充性差异在于这样一个事实，铁和碳在金属-碳组分中的含量如下(按摩尔百分比计)：
铁 0.22-2.33
碳 97.67-99.78
第八个补充性差异在于这样一个事实，铁在催化剂中是以大小为50至8,000Å的粒子形式存在的。
所述铁/碳比例和可允许的铁粒子大小范围有利于所提出的催化剂的可贵优点。铁的实质部分在本发明的催化剂中是以簇形式存在的，这导致所述其活性的提高。
自然，实现本发明概念的形式既不受上述版本的限制，也不受下列实施例的限制。基于上述明示的主要技术方案，本领域技术人员能够开发出用于含烃聚合材料低温热解的其他催化剂，它们都在本发明的真实范围和精神内。
发明的优选实施方式
进而，本发明实质是通过以下方面解释：所需最初始材料的列表，所提出的催化剂的生产方法、其组成实例和对耗损金属-绳织轮胎形式的废旧橡胶进行热解中用法的说明，和关于这样一种用法功效的数据。
本发明的催化剂表现为铁-碳与金属-碳组分的混合物，它们可以如下得到。
无论采用哪种混合方法，首先生产的是铁-碳组分。为此，在坩锅内置入一定重量的良好分散性氧化铁或能够受热分解生成氧化物的铁盐，加热至500-600℃的温度。在该温度下将氧化铁保持在混合有氢或含氢组分的含CO气流中，例如水蒸汽。由此发生下列过程：
a)铁的回收，伴有铁的分散，和
b)所谓的Bell-Buduar反应 ，受铁粒子新生表面的催化，这导致微观粒子形式的碳的生成。
通过暴露的持续时间控制“铁/碳”比在(按摩尔百分比计)1.35-46.15铁和53.85-98.65碳的范围内。暴露时间越长，作为半成品或中间产物而得到的铁-碳组分中铁的摩尔比越小，而碳的摩尔比越大。在过度暴露的情况下，CO的分解自发停止，因为铁分散为超分散性粒子，其表面完全被微观碳粒子所封闭，Bell-Buduar反应中的铁催化活性实际上减少至零。
在这样所得铁-碳组分中，铁粒子大小从百分之几个微米至十分之几个微米，而碳粒子大小从十分之几个微米至几十微米。铁-碳组分可以含有痕量混合物，例如铁的碳化物和氧，后者通常是以继发或未反应氧化铁的形式存在的，部分呈吸着物状态。
在最简单的情况下，可以独立于铁-碳组分生产金属-碳组分。为此，首先通过已知方法制备分散系，例如配料和混合，如果必要的话，该方法可以是在液体分散介质中同时或连续研磨固体成分，由此所述分散系是溶液或悬液的形式，含有：
作为被分散相：
至少一种来自周期表VIII族金属的盐，该盐能够受热腐蚀生成氧化物，其中所述金属选自由铁、镍和钴组成的组，和
适当的碳水化合物——还原剂，和
不含可能的催化性毒素的高挥发性溶剂作为分散介质。
所述类型盐的实例可以优选为铁、钴和镍的甲酸盐和乙酸盐以及丙酸盐和柠檬酸盐。对本领域技术人员来说显而易见的是，不排除使用所述金属的其他单-、二-与三-羧酸盐以及硝酸盐与亚硝酸盐。
可以示例的碳水化合物——还原剂是：
单糖，例如葡萄糖、果糖和其他醛糖与酮糖；
二糖，例如L-或D-蔗糖、麦芽糖、乳糖、各种糖苷-葡萄糖、糖苷-醛糖和糖苷-酮糖；
优选为水溶性多糖或它们的衍生物，例如植物淀粉和甲基-或羧甲基-纤维素类型的水溶性纤维素酯。
可以示例的挥发性溶剂是用于制备悬液(溶胶)的低级脂族醇，并且优选是蒸馏水，它通常用于制备试剂的真溶液或凝胶，根据本发明被选择用以生产金属-碳组分。
在惰性气氛中所制备的悬液经蒸发至干而被浓缩(可能的话，在真空和/或高温下)，并在惰性气氛中在每一阶段逐步加热和暴露而被热解，也就是：
将干燥残渣加热至190-200℃范围内的焦糖化温度，在该温度下保持约2小时，以分解所选择的盐，使其部分转化为所选择的金属各自的氧化物(或氧化物的混合物)；
将焦糖化物加热至约400℃的温度，在该温度下保持约1小时，使所选择的最终的盐转化为所选择的金属各自的氧化物(或氧化物的混合物)，使所选择的碳水化合物受到热解作用，生成碳的微观粒子，开始回收氧化物(或氧化物的混合物)，生成金属的超分散性粒子；
将残渣加热至550-650℃范围内的温度，在该温度下保持约1小时，得到金属-碳组分，其中金属(镍、钴、优选为铁，正如铁-碳组分的情况，或者它们的混合物的所有或一部分)和碳的含量如下(按摩尔百分比计)：
金属 0.22-2.33
碳 97.67-99.78
在所制备的分散系中，通过改变金属源数量、也就是所选择的盐的量和碳来源数量、也就是所选择的碳水化合物(若使用醇作为分散介质，则在某种程度上是所选择的醇)的量，控制金属-碳组分中的“金属/碳”比。
冷却后，将金属-碳组分与前面得到的铁-碳组分按所需比例混合。
另一种，也是更优选的新催化剂生产方法提供预混合物的制备，将前面得到的铁-碳组分引入用于制备金属-碳组分的分散系中，再如上所述处理该预混合物，即蒸发和热解。这种方法确保实质性简化了混合物的均化作用，使铁-碳与金属-碳组分之间比例相同的不同批催化剂的比表面值稳定。热解过程进行得更加稳定，回收废旧橡胶的目标产物的组成和质量也变稳定了。
为了确定所述组分在新催化剂中的最佳比例，制备了在总催化剂质量中具有不同比例金属-碳组分的混合物，按照本领域技术人员已知的方法测量各自的比表面值(见表1)。
表1 本发明的催化剂的比表面与其质量中金属-碳组分的比例之间的关系
| 金属-碳组分在总催化剂质量中的比例，％ | 催化剂的比表面，m2/g |
| 5040302010521 | 30388096110120100100 |
从表1可以看到，新催化剂的比表面首先随着金属-碳组分在总催化剂质量中的比例降低而迅速增长，此时铁-碳与金属-碳组分之间的比例从60/40变为70/30，比表面在该比例为95/5时达到最大，在该比例为98/2时降低并稳定下来。
因此，尽管由于使用金属-碳组分使属于本发明的催化剂的活性有总的增长，但理想的是铁-碳和金属-碳组分在混合物中的含量如下(按质量百分比计)：
铁-碳组分 70-98
金属-碳组分 2-30
借助电子显微镜研究显示，铁在根据本发明的最终催化剂中是以大小为50至8,000Å的粒子形式存在的，优选为50至500Å。
为了试验新催化剂的功效，进行了：
a)模型实验，以评价它在低温氢对位-邻位-转化中的活性，该转化作用以下列流程表示：
b)中试实验，以评价它在废旧橡胶低温热解中的活性，这些热解作用如以下实施例所述。
(a)型实验显示，在使用根据本发明的催化剂时，在45-46℃温度下即已达到最高(75％)的o-氢收率，而对H2对位-邻位-转化的大多数活性经典催化剂来说，例如已知的阮内镍(Reney｀Nickel)，仅在约140℃下才达到相似的最大值。
新催化剂即使在负温度下也显示具有活性。而且，对加入氘的H2对位-邻位-转化产物所进行的研究已经显示了HD分子的存在，这说明在H2分子内发生键的断裂，随后第二个原子转变为邻位。新催化剂的这样一种活性与其结构的突出特征有关，其中金属-碳“配合物”扮演活性中心的角色。
在进行(b)型实验时使用金属帘布轮胎作为废旧橡胶材料。将轮胎横切成约10cm宽的碎片。为了溶胀的目的，将这些碎片预先浸泡在烃与本发明的催化剂的液体混合物中。该混合物的体积是轮胎碎片的3倍。在轮胎碎片溶胀不小于1.1倍之后，将其从烃与催化剂的混合物中取出，置于空气中，直到所述混合物逐滴滴流下来。然后，将它们置于容器内，转移至烘炉内，在干燥氮流中进行热解，在水冷却的冷凝器中取出冷凝物，用于随后的分析。倒出轮胎碎片后，烃与催化剂的混合物残余物用于随后的实验。
实施例1
使用黑燃料油溶胀橡胶，并加入0.5质量％的催化剂，其铁-碳与金属-碳组分的比例为85/15。在约400℃温度下进行热解12小时。所得冷凝物包含(按质量百分比计)：
轻质烃C3-C9 5.2
挥发性芳族化合物(苯、甲苯) 3.8
烃的油样混合物 91.0
由此，92.0质量％的橡胶有机化合物被转移至冷凝物内，而硫几乎完全被转移至烃的油样混合物内。
实施例2
使用从车辆发动机曲轴箱倒出的废油溶胀橡胶，并加入0.3质量％的催化剂，其铁-碳与金属-碳组分的比例为90/10。在约300℃温度下进行热解12.5小时。所得冷凝物包含(按质量百分比计)：
轻质烃C3-C9 7.4
挥发性芳族化合物(苯、甲苯) 11.3
烃的油样混合物 81.3
由此，94.0质量％的橡胶有机化合物被转移至冷凝物内，而硫同前面一样，几乎完全被转移至烃的油样混合物内。
实施例3
使用包含(按质量百分比计)90％从车辆马达曲轴箱倒出的废油和10％柴油的混合物溶胀橡胶，并加入占总烃质量0.5％的催化剂，其铁-碳与金属-碳组分的比例为90/10。在约250℃温度下进行热解12小时。所得冷凝物包含(按质量百分比计)：
轻质烃C3-C9 19.6
挥发性芳族化合物(苯、甲苯) 25.8
烃的油样混合物 54.6
由此，95.0质量％的橡胶有机化合物被转移至冷凝物内，而硫同前面一样，几乎完全被转移至烃的油样混合物内。
在不同热解温度下进行了一系列相似实验，使用和不使用新催化剂，其铁-碳与金属-碳组分的比例为90/10，实验显示，在某些条件下，高达96质量％的溶胀橡胶有机物能够转移至冷凝物内(见表2)。
表2 冷凝物收率与用本发明包含10％金属-碳组分的催化剂热解的溶胀橡胶有机物的质量关系
| 所加入的催化剂％00.20.30.51.0 | 冷凝物收率％2087949596 | 热解温度℃700350300250250 |
工业实用性
假如碳粒子的平均大小达到十分之几个μm，金属粒子的平均大小达到百分之几个μm，并且粉状催化剂的比表面达到约100m2/g和更大，那么必要的催化性添加剂的量占到用于溶胀的有机液体质量的0.2至0.5％，其中的确要进行废旧橡胶的初步加工。高活性粉状催化剂的溶胀作用与催化作用的结合允许热解可在250至400℃温度和大气压下进行。
Claims (9)
1、用于低温热解的含烃聚合材料催化剂，该催化剂包含微观碳粒子与超分散性铁粒子形式的铁-碳组分，其特征在于所述催化剂进一步包含作为一种分散系的汽提与热解产物而得到的金属-碳组分，以及碳水化合物和高挥发性溶剂，该分散系含有至少一种周期表VIII族金属的盐，该盐能够受热腐蚀而生成氧化物，其中所述金属选自由铁、镍和钴组成的组。
2、根据权利要求1的催化剂，其特征在于所述铁-碳组分和金属-碳组分满足下列比例(按质量百分比计)：
铁-碳组分 70-98
金属-碳组分 2-30。
3、根据权利要求1或2的催化剂，其特征在于所述金属-碳组分是作为分散系的汽提与热解产物而得到的，该分散系除了所述至少一种周期表VIII族金属的盐、所述碳水化合物和所述高挥发性溶剂以外，还含有前面得到的铁-碳组分，其中所述的盐能够受热腐蚀生成氧化物，所述金属选自由铁、镍和钴组成的组。
4、根据权利要求1或2或3的催化剂，其特征在于所述金属-碳组分是含有铁盐、碳水化合物和高挥发性溶剂的分散系的汽提与热解产物。
5、根据权利要求4的催化剂，其特征在于所述金属-碳组分是含有铁盐、碳水化合物和高挥发性溶剂的分散系的汽提与热解产物，该碳水化合物选自由单糖和二糖组成的组。
6、根据权利要求5的催化剂，其特征在于所述金属-碳组分是含有铁盐、水溶性高分子碳水化合物和高挥发性溶剂的分散系的汽提与热解产物，该水溶性高分子碳水化合物选自由淀粉和水溶性纤维素酯组成的组，该高挥发性溶剂是水。
7、根据权利要求6的催化剂，其特征在于铁和碳在所述铁-碳组分中的含量如下(按摩尔百分比计)：
铁 1.35-46.15
碳 53.85-98.65
8、根据权利要求6的催化剂，其特征在于铁和碳在所述金属-碳组分中的含量如下(按摩尔百分比计)：
铁 0.22-2.33
碳 97.67-99.78
9、根据权利要求1的催化剂，其特征在于铁在所述催化剂中是以大小为50至8,000Å的粒子形式存在的。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C06 | Publication | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Granted publication date: 20050928 Termination date: 20130825 |