[發明專利]一種基于吸附增強作用的CO2

有效

• 申請號: 201810864352.X
• 申請日: 2018-08-01
• 公開（公告）號: CN109158120B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 杜濤;保羅·韋伯利;房鑫;肖月竹;門昱含
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B01J27/236
• 分類號: B01J27/236;C07C29/154;C07C31/04
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 韓國勝

本發明提供了一種基于吸附增強作用的CO₂加氫催化劑及其制備方法，分別以活化后的類水滑石化合物為載體、多元金屬氧化物為負載物，利用載體的氣體吸附作用及其與表面的負載物的協同作用，有效降低了反應壓力、提高了甲醇選擇性。所述制備方法過程簡單、適用性強，因而具有良好的應用價值。

技術領域

本發明屬于催化材料領域，具體涉及一種基于吸附增強作用的CO₂加氫催化劑及其制備方法。

背景技術

為了應對日益嚴峻的氣候危機，全面減少CO₂的排放量已經成為國際共識。經過幾十年來的發展，現有減排技術可以高效地分離出工業廢氣中的CO₂，但是如何處理得到的CO₂仍是世界性難題。這是因為傳統行業對CO₂的需求量非常有限，而新興的CO₂地質封存技術因其潛在的安全隱患飽受質疑。針對以上問題，CO₂的催化轉化成為了該領域技術人員的研究熱點，其中又尤以CO₂加氫備受關注。

CO₂加氫是指在高溫高壓條件下，使用催化劑促進CO₂和H₂發生反應，主要目標產物為甲醇，還可以進一步生成二甲醚、汽油等?，F階段，銅基金屬氧化物及其衍生品是本領域應用最廣的催化劑，該系列催化劑在250℃、5.0MPa下可實現約20％的CO₂轉化率和約50％的甲醇選擇性，主要副產物為CO。該種二氧化碳加氫合成甲醇的銅基催化劑存在的主要問題包括二氧化碳轉化率偏低、甲醇選擇性低等。

目前，針對CO₂加氫反應的新型催化劑可分為銅基金屬氧化物、貴金屬/稀有金屬氧化物、負載型催化劑等，本發明中催化劑為基于銅基金屬氧化物的負載型催化劑。銅基金屬氧化物通常使用共沉淀法制備 (Journal of Catalysis,2015,324:41-49.)，將金屬鹽溶液和沉淀劑溶液同時緩慢滴入70℃的去離子水中并維持混合溶液pH值恒定，經洗滌、干燥、煅燒后獲得催化劑產品。雖然后來在沉淀劑種類上得到改進(Applied Catalysis B:Environmental,2014,152:152-161.)，但仍繼承了傳統共沉淀法的基本流程。

相比之下，中國發明專利CN103263926A公開了一種二氧化碳轉化率高、甲醇選擇性好、甲醇收率高的二氧化碳加氫合成甲醇催化劑及其制備方法和應用，由含有類水滑石結構的化合物熱分解獲得。以此為代表的一系列方法(CN1850331A，CN106861689A，CN104722305B等)以類水滑石化合物為前驅體，通過高溫煅燒破壞其片層結構、形成氧化物，提高催化劑性能。但該種催化劑反應所需壓強過高，往往高于5MPa。

綜上，現有二氧化碳加氫催化劑存在反應所需壓力高、甲醇選擇性低和CO₂轉化率低等問題。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為解決現有二氧化碳加氫催化劑所需反應壓力高、甲醇選擇性低和 CO₂轉化率低等問題，本發明提供一種基于吸附增強作用的CO₂加氫催化劑及其制備方法。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明提供一種基于吸附增強作用的CO₂加氫催化劑。本催化劑為負載型催化劑，載體為活化的類水滑石化合物，負載物為二元或三元的多元金屬氧化物，負載物包括金屬陽離子Cu²⁺和Zn²⁺，負載物為均勻分布在載體外表面的納米微粒。

進一步地，催化劑組成表達式為：