[發明專利]一種CuFeC催化劑的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202010729027.X
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111841541A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 魏宇學;張成華;孫松;李旋;薛照明;劉凱
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;B01J27/236;C10G2/00
• 代理公司: 合肥方舟知識產權代理事務所(普通合伙) 34158
• 代理人: 宋萍

本發明公開了一種CuFeC催化劑的制備方法，本發明的合成過程中采用的含碳原料既作為碳源，又作為還原劑，油浴過程中金屬源、含碳原料和溶液中OH?、O₂發生反應，生成碳氧金屬化合物。隨后的煅燒處理，在一定含碳氣氛或惰性氣氛中，碳氧化合物進一步被還原碳化，得到CuFeC復合材料。本發明的合成方法使用的無機鐵鹽、無機銅鹽和含碳材料，綠色廉價，適用于大規模催化劑生產，并且合成過程簡單易操作、重復性好，制備得到的CuFeC復合材料在CO₂加氫反應中具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種CuFeC催化劑及其制備方法與CO₂加氫中的應用，屬于功能材料技術領域。

背景技術

隨著全球經濟的快速增長，相應的化石資源消耗和CO₂排放加大。CO₂是一種溫室氣，過量排放會導致海洋酸化、全球變暖、海平面升高和氣候異常，嚴重影響了人們的日常生活與生產。要解決經濟發展與環境惡化的矛盾，構建清潔的能源化工產業是根本出路。發展CO₂加氫制高碳烴類液體燃料對實現CO₂減排和循環轉化利用具有重要的意義。目前，CO₂加氫制高碳烴反應的瓶頸在于其嚴重受熱力學平衡限制，CO₂轉化效率低下。因此，制備一種具有高轉化率和高重質烴選擇性的CO₂加氫催化劑是非常必要的。

鐵碳化合物的制備方法通常涉及到復雜嚴格的操作流程、昂貴的還原劑(N₂H₄)和有機溶劑(乙二醇)等。因此，發明一種綠色無污染、價格低廉、操作簡便的制備CuFeC催化劑的方法具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的缺陷和不足，提供一種CuFeC催化劑的制備方法，其主要用于CO₂的加氫反應。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種CuFeC催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將無機鐵鹽、無機銅鹽溶解在去離子水中，混合攪拌至完全溶解，得到無機金屬鹽的水溶液；

(2)將含碳原料分散在去離子水中，混合攪拌均勻，得到含碳溶液；

(3)將無機金屬鹽的水溶液和含碳溶液混合，同時進行攪拌，得到穩定均勻的水溶液；

(4)將上述穩定均勻的水溶液置于油浴鍋中，在溫度為80-180℃條件下反應5-15h，自然冷卻至室溫后，用去離子水洗滌，抽濾，最后在50-80℃烘箱中進行干燥10-24h；

(5)將步驟四中得到的固體復合物置于管式爐中，于惰性氣氛或含碳氣體中，在300-900℃下煅燒處理2-8h，即得。

所述無機鐵鹽為氯化鐵、氯化亞鐵、硝酸鐵、硫酸亞鐵、醋酸亞鐵和草酸鐵中至少一種，無機銅鹽為氯化銅、硝酸銅、硫酸銅、醋酸銅和草酸銅中至少一種。

所述無機金屬鹽的水溶液的摩爾濃度為0.5mol/L-2.0mol/L。

所述含碳原料為葡萄糖、蔗糖、果糖、淀粉和氧化石墨烯中至少一種；

所述含碳溶液質量-體積濃度為10-100mg/mL。

步驟(3)所述攪拌，為磁力攪拌、機械攪拌、超聲振動或球磨。

所述無機銅鹽，無機鐵鹽與含碳原料的質量比為20-80：20-80：100。

所述惰性氣氛為氮氣、氬氣或氦氣，所述含碳氣氛為CO、C₂H₂、C₂H₄或CH₄。