[發明專利]一種InZnOx固溶結構催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202010115389.X
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111054323A
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 劉飛;曹建新;王秀秀;王曉丹
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;C07C31/04;C07C29/153
• 代理公司: 貴陽東圣專利商標事務有限公司 52002
• 代理人: 袁慶云

本發明公開了一種InZnOx固溶結構催化劑及其制備方法，是通過濕化學沉淀法，利用In₂O₃對ZnO進行摻雜改性，形成以In₂O₃為溶質組分、ZnO為溶劑組分的具有豐富氧空位的雙金屬氧化物固溶體。其制備方法，包括：按質量百分比In/(In+Zn)=5?20%將原料InN₃O₉·xH₂O和Zn(NO₃)₂·6H₂O配置成0.1?0.5mol·L^?1的銦鋅混合溶液，50?90℃攪拌下加入0.1?0.5mol·L^?1碳酸銨至體系pH達6?8，老化2h后105℃烘干10h、400?600℃焙燒6h制得InZnOx固溶結構催化劑。本發明在二氧化碳加氫制甲醇工藝中具有高轉化率和選擇性。

技術領域

本發明屬化工技術領域，具體來說涉及InZnOx固溶結構催化劑，同時還涉及該InZnOx固溶結構催化劑的制備方法。

背景技術

世界各國工業發展導致溫室氣體二氧化碳的大量排放，資源化利用迫在眉睫。隨著太陽能、風能等可持續能源的優先發展，氫能將逐漸占據重要能源地位。利用高能氫分子還原活化廉價二氧化碳，并考慮將其選擇性轉化為甲醇化工產品具有重要意義。盡管合成氣制甲醇工藝經過近百年的發展已實現商品化工業生產，但由于二氧化碳分子較為穩定，二氧化碳加氫催化轉化效率還有較大提升空間。提高反應溫度，將獲得較大二氧化碳轉化率，但高溫下逆水煤氣變化副反應致使甲醇選擇性急劇下降。據此，為同時提高二氧化碳轉化率和甲醇選擇性，設計開發一種在較高反應溫度下能有效抑制逆水煤氣變化副反應，進而提高甲醇選擇性的催化劑至關重要。然而，基于金屬活性組分的現有催化劑僅能在低于300℃反應溫度下進行，盡管在此反應溫度范圍可獲得較高甲醇選擇性，但二氧化碳轉化率較低，且經過氫還原的金屬活性組分遇水還易燒結失活，限制了工業化進程。

發明內容

本發明的目的在于克服上述缺點而提供的一種在二氧化碳加氫制甲醇工藝中具有高轉化率和選擇性的InZnOx固溶結構催化劑。

本發明的另一目的在于提供該InZnOx固溶結構催化劑的制備方法。

本發明目的及解決其主要技術問題是采用以下技術方案來實現的：

本發明的一種InZnOx固溶結構催化劑，是通過濕化學沉淀法，利用In₂O₃對ZnO進行摻雜改性，形成以In₂O₃為溶質組分、ZnO為溶劑組分的具有豐富氧空位的雙金屬氧化物固溶體。

本發明的一種InZnOx固溶結構催化劑的制備方法，包括以下步驟：

（1）按質量百分比In/(In+Zn)=5-20%將原料InN₃O₉·xH₂O和Zn(NO₃)₂·6H₂O配置成0.1-0.5mol·L^-1的銦鋅混合溶液；

（2）50-90℃攪拌下在銦鋅混合溶液加入0.1-0.5mol·L^-1碳酸銨至體系pH達6-8，老化2h后105℃烘干10h、400-600℃焙燒6h制得InZnOx固溶結構催化劑。

本發明與現有技術相比，具有明顯的有益效果，從以上技術方案可知：制得InZnOx催化劑因其特殊固溶結構而具有優良高溫熱穩定性，固溶體表面形成的豐富氧空位，在高溫下能有效活化二氧化碳和穩定*HCOO中間物種，結合溶劑組分ZnO表面異裂加氫作用，有效抑制了高溫條件下逆水煤氣變化副反應的發生，實現在300-380℃反應溫度下同時提高二氧化碳轉化率和甲醇選擇性。