[發明專利]碳酸氫鹽或碳酸鹽催化加氫制備甲酸鹽的催化劑及其制備方法、應用和甲酸鹽的制備方法

有效

• 申請號: 202110571769.9
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113244921B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 張曄;李學寬
• 申請（專利權）人: 中國科學院山西煤炭化學研究所
• 主分類號: B01J23/75
• 分類號: B01J23/75;B01J23/652;B01J23/83;B01J31/28;B01J37/02;B01J37/08;C07C51/41;C07C53/06
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 盧澤明

本發明涉及納米催化及能源環境交叉技術領域，公開了一種碳酸氫鹽或碳酸鹽催化加氫制備甲酸鹽的催化劑及其制備方法、應用和甲酸鹽的制備方法。碳酸氫鹽或碳酸鹽催化加氫制備甲酸鹽的催化劑，包括載體和負載于載體上的活性成分和助劑；其中，所述活性組分占催化劑總質量的0.1％～30wt％，所述助劑占催化劑總質量的0～18wt％，余量為載體。本發明的甲酸鹽是指由堿金屬制成的甲酸鹽。催化劑催化效率高，對目標產物甲酸鹽選擇性好，催化劑穩定性好，固定床反應催化劑壽命可達3000h以上，反應釜內反應催化劑可循環使用15～35次。

技術領域

本發明涉及納米催化及能源環境交叉技術領域，特別是涉及一種碳酸氫鹽或碳酸鹽催化加氫制備甲酸鹽的催化劑及其制備方法、應用和甲酸鹽的制備方法。

背景技術

隨著人類生產和生活的需求不斷增加，大氣中的CO₂也不斷增加，并引發地球變暖、海水酸化、土地沙漠化等一系列環境和生態問題，嚴重威脅人類的健康和發展。為了降低大氣中的CO₂含量，改善溫室效應，將工業生產過程中排放的CO₂進行捕集，并將CO₂還原為有價值的化工原料，在實現CO₂資源化利用的同時，還可以緩解溫室效應和以石油為基礎的能源危機，在碳中和的道路上具有十分重要的戰略意義。

目前，CO₂的利用多是通過直接或間接加氫的方式將CO₂轉化為有機物如甲醇、甲烷、芳烴、烯烴和一氧化碳等，其總方程式分別如下：

甲醇：CO₂+3H₂→ CH₃OH+H₂O;

甲烷：CO₂+4H₂→ CH₄+2H₂O;

烯烴：CO₂+3H₂→ 1/2C₂H₄+2H₂O（以乙烯為例）;

芳烴：CO₂+5/2H₂→ C₆H₆+2H₂O（以苯為例）;

一氧化碳：CO₂+H₂→ CO+H₂O。

在以上CO₂加氫轉化利用反應中，轉化1摩爾CO₂需要消耗最少1摩爾氫氣，而目前研究最多的CO₂加氫制甲醇則需要消耗3摩爾氫氣才能轉化1摩爾CO₂，并獲得1摩爾甲醇，且CO₂單程轉化率超過30%的甚少。此外，在CO₂氣體一步加氫制備甲醇、芳烴、烯烴等有價值的化工原料過程中，很難達到CO₂轉化率和目標產物選擇性同時理想的效果，依靠改變反應條件或增加催化劑活性來提高CO₂轉化率時往往伴隨產物選擇性的降低。截止目前，尚未發現有CO₂單程轉化率和單一目標產物選擇性均在80%以上的結果。現有的CO₂轉化為有機物的過程一般是通過催化劑進行，或將CO₂制成碳酸鹽后再進行反應，但CO₂制成碳酸鹽或碳酸氫鹽后轉化為有機物的單程轉化率和單一目標選擇性均較低，不能同時達到80%以上的結果。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：現有的轉化工藝中CO₂轉化為碳酸鹽或碳酸氫鹽后，再轉化為目標產物的單程轉化率和單一目標選擇性不能同時達到80%以上的結果。