[發(fā)明專利]一種GaZrOx 有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202110323164.8 | 申請(qǐng)日： | 2021-03-26 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN113058583B | 公開（公告）日： | 2023-02-28 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 吳劍峰;馮文華;苗宇婷;于明明 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 蘭州大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | B01J23/08 | 分類號(hào)： | B01J23/08;B01J37/00;C07C29/153;C07C31/04;C07C41/01;C07C43/04 |
| 代理公司： | 暫無信息 | 代理人： | 暫無信息 |
| 地址： | 730000 甘肅省蘭*** | 國(guó)省代碼： | 甘肅;62 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 gazro base sub | ||
本發(fā)明提供了一種二氧化碳(CO2)加氫高效合成甲醇和二甲醚GaZrOx(Y％)雙金屬固溶體催化劑的制備方法及應(yīng)用，Y代表nGa/(nGa+nZr)的數(shù)值。該催化劑以Ga和Zr為金屬源，以嵌段共聚物為模板劑，通過溶劑揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝(EISA)的方法制備。所述的GaZrOx雙金屬氧化物固溶體催化劑可應(yīng)用于CO2加氫制甲醇和二甲醚的反應(yīng)，在3MPa，603K，24000ml/(gcat·h)條件下，CO2單程轉(zhuǎn)化率超過9.0％，甲醇和二甲醚選擇性達(dá)到72.7％，此時(shí)甲醇和二甲醚時(shí)空產(chǎn)率為0.61g(methanol+DME)/(gcat·h)。在同等條件下比傳統(tǒng)共沉淀法制備的催化劑活性更優(yōu)。此外，該催化劑還具有抗燒結(jié)、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于催化加氫技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于二氧化碳加氫制甲醇和二甲醚GaZrOx雙金屬氧化物固溶體催化劑的制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)
二氧化碳(CO2)排放量劇增對(duì)人類的生存環(huán)境和全球氣候造成嚴(yán)重影響，近年來CO2的減排和有效利用引起了世界各國(guó)的高度關(guān)注。目前，CO2可以通過三種方式減少：控制CO2排放，CO2捕獲和儲(chǔ)存，CO2的化學(xué)轉(zhuǎn)化和利用。甲醇和二甲醚不僅是重要的平臺(tái)分子，可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為燃料和有價(jià)值的化學(xué)物質(zhì)，還可以用作儲(chǔ)氫化合物。因此，將CO2作為碳源，催化氫化制甲醇和二甲醚可以實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的可持續(xù)利用。
由CO2和H2合成甲醇主要存在以下反應(yīng)：(1)甲醇的合成：(2)逆水煤氣變換反應(yīng)(RWGS)：甲醇合成是放熱反應(yīng)，而副反應(yīng)RWGS是吸熱反應(yīng)。隨著溫度的升高，甲醇合成與RWGS反應(yīng)存在相互競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)系。同時(shí)兩個(gè)反應(yīng)中產(chǎn)生的水會(huì)加速催化劑中活性位的燒結(jié)，從而導(dǎo)致催化劑失活。此外，CO2的熱力學(xué)穩(wěn)定性和動(dòng)力學(xué)惰性(ΔGf＝-394.4kJ mol-1)也是甲醇合成的障礙。因此，設(shè)計(jì)低溫下既能促進(jìn)CO2分子的活化又能防止副產(chǎn)物形成的催化體系是高效甲醇合成催化劑的重要指標(biāo)。
CO2加氫合成甲醇的催化劑通常可分為三類：(1)銅基催化劑，主要是改性的合成氣制甲醇催化劑，常用載體包括ZnO、ZrO2、CeO2、Al2O3、SiO2、碳納米纖維、石墨烯、MOFs等。銅基催化劑由于成本低被廣泛用于制甲醇的反應(yīng)中，但副產(chǎn)物水的形成會(huì)促使催化劑團(tuán)聚以及活性銅的氧化，從而導(dǎo)致催化劑的嚴(yán)重失活(大連理工大學(xué)專利CN 101513615 A、山西煤化所專利CN 103263926 A、瑞克科技有限公司專利CN 104383928 A；上海華誼公司專利CN102580750 A、瑞克科技有限公司專利CN 102240553 A、廈門大學(xué)專利CN 101786001 A、上海高等研究院專利CN 103272607 A)；(2)貴金屬基催化劑，例如Pd、Au、Pt、Ag等。雖然貴金屬基催化劑表現(xiàn)出較高的活性，但制備成本高；(3)雙金屬催化劑，主要包括合金(如Rh-W、Pd-Ga、Pt-Co、Pd-Zn等)、金屬間化合物(如Pd-Ga，Pd-Zn，Pd-In，Ni-Ga等)以及金屬氧化物催化劑(大連化學(xué)物理研究所專利CN 109420484 A)。基于以上銅基催化劑和貴金屬基催化劑存在的問題，用于CO2加氫合成甲醇和二甲醚的高活性雙金屬氧化物催化劑應(yīng)運(yùn)而生，但目前的制備方法大多局限于共沉淀法，仍然缺乏高活性的CO2加氫制甲醇和二甲醚催化劑。
發(fā)明內(nèi)容
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