[發(fā)明專利]金紅石型氧化鈦擔載的催化劑在二氧化碳加氫反應中的應用

在審

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• 申請日: 2018-10-11
• 公開（公告）號: CN111036199A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設計）人: 王曉東;李筱玉;李林;林堅;喬波濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01J23/46
• 分類號: B01J23/46;B01J35/00;B01J37/08;B01J37/18;C07C1/12;C07C9/04
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發(fā)明涉及一種金紅石型氧化鈦擔載的高分散催化劑的應用。具體地說，該催化劑為負載型催化劑，活性組分Ru和Rh的負載量為催化劑總質量的0.01?20wt％，載體為金紅石型氧化鈦。該催化劑用于二氧化碳轉化，特別是二氧化碳甲烷化反應時，473?673K溫度范圍內，無論是否進行還原預處理，都能夠有效抑制二氧化碳逆水煤氣變換副反應的發(fā)生，CH₄選擇性高于99.99％，且該選擇性不受空速影響。本發(fā)明中涉及的催化劑具有制備方法簡單，高選擇性和高穩(wěn)定性的特點，具有很好的工業(yè)應用前景。

技術領域

本發(fā)明屬于催化劑制備及二氧化碳綜合利用領域，涉及一種金紅石型氧化鈦擔載的高分散催化劑及其制備和應用。

背景技術

自工業(yè)革命以來，人們對不可再生資源的需求急劇增加。目前全球能源需求中化石能源的使用已經超過85％，伴隨著化石能源的不斷消耗，人類向環(huán)境中排放的二氧化碳逐年增加，僅在2013年，排放到大氣中的二氧化碳就高達321.9億噸，并且科學家預測到2040年，二氧化碳年排放量將達到450億噸，由此帶來了一系列的環(huán)境問題，如溫室效應，海水酸化等，嚴重破壞了自然界中碳平衡。因此，如何對二氧化碳實施減排以及回收利用成為了世界各國普遍關注的焦點問題之一。二氧化碳甲烷化反應(CO₂+H₂＝CH₄+H₂O，又稱Sabatier反應)是實現(xiàn)CO₂資源化利用最為有效的途徑之一，產物主要是甲烷。甲烷作為天然氣的主要成分，與人類的生產生活息息相關，是一種極其重要的化工原料和工業(yè)燃料。CO₂甲烷化也是全球CO₂循環(huán)策略的關鍵步驟。因此，將CO₂甲烷化，具有儲能和減排的雙重意義，成為CO₂催化轉化的優(yōu)先發(fā)展方向。CO₂甲烷化反應在航天航空領域也有著特殊應用價值和意義，是目前國際空間站中解決長期飛行中供養(yǎng)問題的有效途徑。通過CO₂甲烷化反應，將空間站中多余的CO₂還原再利用，生成的水可用于電解水制取氧氣，也可以直接使用，甲烷可以作為燃料進一步使用或者排除艙外。在應用過程中，該反應可以實時啟動，使艙內的大氣不斷再生，保證航天人員的生命安全。綜上所述，CO₂甲烷化反應具有實用性和戰(zhàn)略性的雙重意義，是碳一化學的重要研究方向。

二氧化碳甲烷化反應是放熱反應，在300-800K范圍內可以自發(fā)進行。但在高溫過程中，通常伴隨CO₂逆水煤氣變換反應的發(fā)生，生成CO。當CO>10ppm時，對密閉空間內人員的生命安全造成威脅。因此，需要開發(fā)合適的催化劑提高其低溫活性和甲烷的選擇性。