[發明專利]一種二氧化碳甲烷化催化劑及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202210631626.7
• 申請日: 2022-06-06
• 公開（公告）號: CN114870846A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 孫焱;許細薇;李應南;蔣恩臣
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: B01J23/755
• 分類號: B01J23/755;C07C1/12;C07C9/04
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 孫鳳俠

本發明屬于CO₂甲烷化催化劑技術領域，具體涉及一種CO₂甲烷化催化劑及其制備方法與應用。本發明以溶有生物質焦油的堿性溶液作為沉淀劑，通過將Ni、Zr混合鹽溶液加入含有生物質焦油的堿性溶液中，獲得以生物質焦油作為分散介質的鎳鋯催化劑前驅體，然后煅燒得到CO₂甲烷化催化劑。該方法使用生物質焦油中的酚類有機物作為分散介質，得到具有多孔結構的CO₂甲烷化催化劑，該催化劑性能良好，溫度較低的情況下就能表現出優異的催化活性，并且對CO₂的轉化率高。同時，該催化劑的制備過程中，無需額外的還原步驟，制備方法簡單，適用于大規模生產。

技術領域

本發明屬于CO₂甲烷化催化劑技術領域。更具體地，涉及一種CO₂甲烷化催化劑及其制備方法與應用。

背景技術

工業革命之后，傳統能源的使用極大地促進了經濟、社會和科技的發展，但也造成了CO₂的大量排放，使得大氣中的CO₂濃度激增，影響了地球的生態平衡。將CO₂通過加氫技術合成甲烷(CH₄)，不僅可以緩解大氣中CO₂濃度驟增的問題，還可以充分利用可再生資源氫氣，減少現有可再生能源浪費。

二氧化碳甲烷化技術是在特定催化劑的催化下，將CO₂加氫制備成甲烷的技術，理論上CO₂可以完全被轉化成甲烷，因此可以有效利用CO₂，并實現CO₂向甲烷的轉化。如中國專利申請公開了一種高度分散的納米復合物催化劑，其雖然具有較高的CO₂轉化率，但其需要在700～800℃進行催化，溫度極高，能耗較大。且現有技術中催化CO₂甲烷化的催化劑普遍需要在350℃甚至以上溫度才能發揮催化作用。因此，迫切需要提供一種在較低溫度下就能有效催化CO₂轉化成甲烷的催化劑。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有催化CO₂甲烷化的催化劑所需催化溫度較高的缺陷和不足，提供一種在低溫條件(250℃)下就能高效轉化CO₂氣體的CO₂甲烷化催化劑的制備方法。

本發明的目的是提供一種CO₂甲烷化催化劑。

本發明的另一目的是提供所述CO₂甲烷化催化劑在催化CO₂轉化成CH₄中的應用。

本發明的上述目通過以下技術方案實現：

一種CO₂甲烷化催化劑的制備方法，將生物質焦油與堿性溶液混合均勻后加入含有鎳鹽與鋯鹽的混合溶液，反應完全后過濾得鎳鋯催化劑前驅體，將鎳鋯催化劑前驅體在500～800℃煅燒1～3h，即得；

所述生物質焦油的主要成分為酚類有機物，酚類有機物的含量為40％～60％；

所述過濾時用去離子水沖洗。

本發明以溶有生物質焦油的氫氧化鈉溶液作為沉淀劑，通過將Ni、Zr混合鹽溶液加入含有生物質焦油的堿性溶液中，獲得以生物質焦油作為分散介質的鎳鋯催化劑前驅體，然后煅燒得到CO₂甲烷化催化劑。

該方法創造性的使用生物質焦油中的酚類有機物作為分散介質，酚類有機物易溶于堿性溶液中，在堿性溶液中添加金屬鹽可以破壞其堿性環境，從而使酚類有機物析出、金屬鹽沉淀，金屬鹽沉淀與酚類有機物析出的過程中，通過自發的交聯作用形成以酚類有機物為分散介質的分散性優異的催化劑前驅體，催化劑前驅體煅燒過程中，酚類有機物逐漸碳化形成碳纖維網絡，同時金屬鹽沉淀脫水、經過碳還原得到穩定的金屬顆粒。