[發明專利]一種二氧化碳加氫制甲醇的催化劑及其制備與應用

在審

• 申請號: 202210050174.3
• 申請日: 2022-01-17
• 公開（公告）號: CN114367285A
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 門勇;李竹平;劉爽;王金果
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: B01J23/63
• 分類號: B01J23/63;C07C29/157;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

本發明涉及一種二氧化碳加氫制甲醇催化劑，該催化劑的組成為Pd_x/(In₂O₃)_y/(CeO₂)_z/(ZrO₂)_n，其中x、y、z、n為Pd、In₂O₃、CeO₂、ZrO₂的質量分數，x:y＝1:(0.5～10)，x+y＝1～30，z:n＝1:(0.1～10)，z+n＝70～99，x+y+z+n＝100，通過對組分調控，實現催化劑表面活性組分合理分布，有較優的催化活性，本發明的工藝路線簡便，由共沉淀法制備不同的載體，通過浸漬法將活性組分負載在載體上，對于二氧化碳加氫制甲醇的效果好，穩定性良好，具有潛在的應用前景。

技術領域

本發明涉及催化劑技術及能源化工領域，具體來說涉及將溫室氣體CO₂高效轉化為可利用的CH₃OH的催化劑，涉及一種二氧化碳加氫制甲醇的催化劑及其制備方法與應用，屬于環保技術領域。

背景技術

二氧化碳(CO₂)減排和資源化利用已經成為世界范圍內最受關注的戰略性研究課題之一。在眾多的CO₂轉化路徑中，利用催化方法實現富氫條件下的CO₂甲醇化，不僅可以在一定程度上緩解全球氣候變暖現象，還可以降低人類對化石燃料的依賴，緩和能源需求，是解決能源和環境問題的有效途徑。CO₂制得的高附加值化學品可以產生三大產業價值：一是從工業生產中回收氫氣和合成氣，與CO₂反應，增加產品價值，減少碳排放；二是提高電廠利用率，利用供需不匹配而過剩的電能彈性電解水制氫，與CO₂合成高附加值化學品，不但削峰填谷，提高設備利用率，而且增強了電網的穩定性，減少碳排放；三是將可再生能源發電制氫，將CO₂轉化為高附加值化學品，形成低碳運輸燃料，實現零碳排放。

將CO₂轉化為甲醇的催化劑通常需要如下兩個步驟：(1)CO₂吸附和活化，并穩定活化的中間體進一步氫化至甲醇；(2)解離H₂中的H-H鍵，促進與活化中間體加氫制甲醇。由于氧化物載體有利于CO₂的良好活化，負載的金屬有利于H₂的活化，因此氧化物負載金屬的催化劑是該反應有較高活性的催化劑。氧化物載體可以通過修改催化劑表面性能(調控氧空位濃度、堿度或酸度等)，有助于提高金屬的分散度，創建高效活性金屬載體界面，其中CeO₂具有豐富的氧空位，ZrO₂由于其弱親水性質和酸堿位點，表現出優越的潛力。除載體外，活性金屬的性質對催化性能有很大影響。催化還原CO₂為甲醇的反應中Pd基催化劑比傳統Cu基催化劑更加穩定，催化性能更優，In₂O₃也被認為是催化還原CO₂為甲醇的優越材料。