[發(fā)明專利]一種將CO2

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910863740.0
• 申請(qǐng)日: 2019-09-12
• 公開（公告）號(hào): CN110898849B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王遠(yuǎn);于聿律
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/89
• 分類號(hào): B01J23/89;B01J37/03;B01J37/18;B82Y30/00;B82Y40/00;C07C29/157;C07C31/08;C07C31/10;C07C31/12;C07C31/125;C07C1/12;C07C9/06;C07C9/08;C07C9/10
• 代理公司: 北京萬(wàn)象新悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11360
• 代理人: 李稚婷

本發(fā)明公布了一種將COsubgt;2/subgt;轉(zhuǎn)化為多碳醇和多碳烴的方法及其催化劑。所述方法是以金屬氧化物負(fù)載的過(guò)渡金屬納米簇作為催化劑，使COsubgt;2/subgt;和Hsubgt;2/subgt;反應(yīng)生成多碳醇和多碳烴。本發(fā)明提供了一條新的COsubgt;2/subgt;催化氫化轉(zhuǎn)化為多碳醇的途徑，即利用催化劑催化表面生成的烷基與羥基偶聯(lián)形成多碳醇。不同于以往需要在高溫條件下才能進(jìn)行的基于CO插入烷基?金屬鍵的途徑，它使得催化COsubgt;2/subgt;氫化轉(zhuǎn)化形成多碳醇可以在很低的溫度下進(jìn)行，并使催化體系的表面即使在低溫下也有足夠的活性位活化氫氣、催化碳?碳偶聯(lián)以及烷基氫解反應(yīng)，因此使COsubgt;2/subgt;氫化轉(zhuǎn)化合成多碳烴的反應(yīng)也可以在低溫下進(jìn)行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及二氧化碳加氫反應(yīng)，具體涉及一種將CO₂催化氫化轉(zhuǎn)化為多碳醇和多碳烴的方法，特別是在溫和條件下實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化的方法。

背景技術(shù)

大氣中CO₂濃度過(guò)高是導(dǎo)致溫室效應(yīng)、海水酸化，以及地球上許多生物物種生存環(huán)境惡化的主要原因之一。將大氣中過(guò)剩的CO₂催化轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)物對(duì)于人類的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。多碳醇和多碳烴是重要的化工原料和燃料，具備高附加值。通過(guò)催化加氫和碳-碳偶聯(lián)反應(yīng)將CO₂轉(zhuǎn)化為多碳化合物，不僅對(duì)于環(huán)境保護(hù)具有重要意義，而且有望使CO₂成為合成多碳化合物的重要碳資源。復(fù)相催化劑具有穩(wěn)定性好和易回收再利用的特點(diǎn)，開發(fā)高效的復(fù)相催化劑，實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化已受到許多化學(xué)家關(guān)注。

然而，已報(bào)道的CO₂催化氫化轉(zhuǎn)化為多碳化合物(CCCMC)的過(guò)程需要在高溫下(200℃)才能實(shí)現(xiàn)，通常認(rèn)為這是由于CO₂穩(wěn)定性較高，其活化、催化加氫反應(yīng)以及中間產(chǎn)物的碳-碳偶聯(lián)反應(yīng)能壘較高。另一方面，許多CCCMC的主要產(chǎn)物為多碳烴，而非附加值更高的多碳醇(C_nH_2n+1OH,n≥3)(J.Sun?et?al.Nat.Commun.,2017,8,15174；P.Gao?etal.Nat.Chem.,2017,9,1019-1024)。以往開發(fā)的CO₂催化氫化轉(zhuǎn)化為多碳醇的途徑包括了CO插入催化劑表面的烷基-金屬鍵，因而也需要在140-300℃的高溫下進(jìn)行(B.X.Han?etal.Phil.Trans.R.Soc.A,2015,373,0006；B.X.Han?et?al.Angew.Chem.Int.Ed.,2016,55,737-741)。實(shí)現(xiàn)低溫下將CO₂催化轉(zhuǎn)化為具備高附加值的多碳醇和多碳烴可減少在實(shí)施這一轉(zhuǎn)化過(guò)程中的CO₂排放量，以及能量消耗。然而，以往報(bào)道的催化轉(zhuǎn)化方法不能在溫和條件下(25-130℃)有效地將CO₂催化轉(zhuǎn)化為具備高附加值的多碳醇和多碳烴。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種在溫和條件(25-130℃)下將CO₂催化氫化轉(zhuǎn)化為多碳醇和多碳烴的方法，不僅可以利用CO₂，降低CO₂導(dǎo)致的溫室效應(yīng)，還可以減少能耗，提供具有高附加值的多碳醇和多碳烴產(chǎn)品。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種將CO₂催化氫化轉(zhuǎn)化為多碳醇和多碳烴的方法，以金屬氧化物負(fù)載的過(guò)渡金屬納米簇和/或過(guò)渡金屬合金納米簇作為催化劑，使CO₂和H₂反應(yīng)生成多碳醇和多碳烴，利用催化劑表面生產(chǎn)的烷基與羥基耦合反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)在溫和條件下合成高碳醇，同時(shí)使催化劑表面在低溫下有足夠的活性位催化CO₂至高碳烴的轉(zhuǎn)化。

上述CO₂催化氫化轉(zhuǎn)化為多碳醇和多碳烴的方法反應(yīng)中包括了在催化劑作用下表面生成的烷基水解產(chǎn)生多碳醇的過(guò)程。