[發明專利]微納結構銅基催化劑及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201510955981.X
• 申請日: 2015-12-17
• 公開（公告）號: CN105536802A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 王慧;楊海艷;孫予罕;魏偉;高鵬;夏林;肖碩;張艷飛
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海高等研究院
• 主分類號: B01J23/80
• 分類號: B01J23/80;C07C29/154;C07C31/04
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 余明偉

1.一種微納結構銅基催化劑，其特征在于，所述微納結構銅基催化劑包括以下重量百分比的 組分：CuO：5％～40％，ZnO：2.5％～20％，Al₂O₃:40％～92.5％。

2.根據權利要求1所述的微納結構銅基催化劑，其特征在于：所述微納結構銅基催化劑中 Cu粒子的粒徑為6nm～16nm；所述微納結構銅基催化劑的比表面為70m²/g～220m²/g。

3.一種如權利要求1或2所述的微納結構銅基催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步 驟：

1)將銅鹽及鋅鹽加入到去離子水中，并向所述去離子水中加入堿溶液，攪拌至所述銅鹽 及鋅鹽完全溶解得到前驅鹽溶液；

2)將所述前驅鹽溶液轉移至容器中后置于油浴裝置中，向所述前驅鹽溶液中加入載體；

3)將所述油浴裝置加熱至第一溫度，使加入所述載體的前驅鹽溶液在所述第一溫度下反 應得到沉淀物；

4)將所述沉淀物離心洗滌、干燥、焙燒，得到銅基微結構材料；

5)將所述銅基微結構材料在第二溫度下還原，得到微納結構銅基催化劑。

4.根據權利要求3所述的微納結構銅基催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟1)中， 所述銅鹽為硝酸銅、乙酸銅或堿式碳酸銅；所述鋅鹽為硝酸鋅、乙酸鋅或堿式碳酸鋅。

5.根據權利要求3所述的微納結構銅基催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟1)中， 所述堿溶液為氨水、碳酸銨或氨水與碳酸銨的混合溶液。

6.根據權利要求3所述的微納結構銅基催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟2)中， 所述載體為氧化鋁微球。

7.根據權利要求3所述的微納結構銅基催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟2)中， 邊攪拌邊向所述前驅鹽溶液中加入所述載體，并在加入所述載體后，繼續攪拌一段時間。

8.根據權利要求7所述的微納結構銅基催化劑的制備方法，其特征在于：加入所述載體后， 繼續攪拌的時間為1h。

9.根據權利要求3所述的微納結構銅基催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟3)中， 將所述油浴裝置加熱至的所述第一溫度為50℃～120℃。

10.根據權利要求3所述的微納結構銅基催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟3) 中，加入所述載體的前驅鹽溶液在所述第一溫度下反應得到所述沉淀物的同時得到上清 液，當所述上清液為無色時，反應結束。

11.根據權利要求3所述的微納結構銅基催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟4) 中，干燥溫度為60℃～100℃，干燥時間大于12h；焙燒溫度為300℃～500℃，焙燒時間為 2h～8h。

12.根據權利要求3所述的微納結構銅基催化劑的制備方法，其特征在于：所述步驟5) 中，將所述銅基微結構材料在H₂氛圍中進行還原，還原的所述第二溫度為200℃～300℃， 還原的時間為2h～12h。

13.一種如權利要求1或2所述的微納結構銅基催化劑的應用，其特征在于，所述微納結 構銅基催化劑適用于甲醇的合成反應。

14.根據權利要求13所述的微納結構銅基催化劑的應用，其特征在于：將所述微納結構 銅基催化劑置于CO₂及H₂混合氣體氛圍中反應合成甲醇。

15.根據權利要求14所述的微納結構銅基催化劑的應用，其特征在于：所述CO₂及H₂混合氣體氛圍中H₂與CO₂的摩爾比為2～4，質量空速為500mL/gcat/h～4000mL/gcat/h；反 應的壓力為3.0MPa～6.0MPa；反應的溫度為200℃～260℃。