[發明專利]一種摻雜Zn元素的固溶體催化劑及制備和應用

有效

• 申請號: 202110417516.6
• 申請日: 2021-04-19
• 公開（公告）號: CN113209958B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 馬保軍;馬小蓮
• 申請（專利權）人: 寧夏大學
• 主分類號: B01J23/06
• 分類號: B01J23/06;C07C29/153;C07C31/04
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明涉及的是一種固溶體催化劑的制備及其應用。該固溶體催化劑的制備采用如下具體步驟：將六水合硝酸鋅Zn(NO₃)₂·6H₂O、四水合硝酸鎘(Cd(NO₃)₂·4H₂O)和五水合硝酸鋯(Zr(NO₃)₄·5H₂O)溶解、滴加碳酸銨后，冷卻，洗滌，干燥，高溫煅燒，獲得目的產物。本發明的優點是：制備條件溫和，工藝簡單，價格低廉，高溫煅燒法直接合成了具有固溶體結構的催化劑，該催化劑可應用于熱催化二氧化碳加氫制甲醇領域。

技術領域

本發明涉及一種固溶體狀的Zn-CdZrO_x催化劑的制備及其應用。該催化劑應用于熱催化二氧化碳加氫制甲醇，展現出高效穩定的產甲醇活性，也有望應用于其他領域。

背景技術

CO₂加氫制甲醇的催化體系除了Cu基和貴金屬基催化劑以外，還有金屬氧化物催化體系。研究人員Malact[Malacet G,Lindeman A E,Somorjai G A.Cobalt ParticleSize Effects in the Fischer-Tropsch Synthesis and in the Hydrogenation of CO₂Studied with Nanoparticle Model Catalysts on Silica[J].Topics in Catalysis,2014(57):500-507.]和Alayogou[Alayoglu s.CO₂hydrogenation Studies on Co andCoPt Bimetallic Nanoparticles Under Reaction Conditions Using TEM,XPS,andNEXAFS[J].Topics in Catalysis,2014,57:500-507.]等分別研究了CoPt雙金屬催化劑，這兩類催化劑在CO₂加氫制CH₃OH應用中二氧化碳的轉化率極低，僅有5％，CH₄和CO為主要產物。Sharafutdinov等[Sharafutdinov I,Abild-Pedersen F,Hummelshj J S,etal.Discovery of a Ni-Ga catalyst for carbon dioxide reduction to methanol[J].Nature Chemistry,2014,6(04):320-324]研究了Ni和Ga的金屬化合物為催化劑，并應用于CO₂加氫制CH₃OH，發現金屬化合物的類型影響催化活性。

在二氧化碳甲醇化反應中，貴金屬系列(Rh，Ru，Pt等)催化劑具有優異的低溫催化活性和選擇性，但其昂貴的價格和稀缺性極大地限制了其應用。Cu基催化劑通常具有較好的低溫催化活性，但是甲醇的選擇性通常較低。相比之下，Zr基非貴金屬催化劑由于具有良好的低溫催化活性和較低的成本而受到越來越多的關注。因此，開發一種具有良好催化活性，選擇性和低溫度條件下良好穩定性的Zr基催化劑應用于二氧化碳甲醇化具有重要意義，也是該領域的研究熱點和挑戰。