[發明專利]一種熱催化CO2

有效

• 申請號: 202210825842.5
• 申請日: 2022-07-13
• 公開（公告）號: CN115121243B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 鄭壽榮;鮑世東;孫敬雅;信晉凱;楊正爽;楊嵐清;李寧燕
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: B01J23/46
• 分類號: B01J23/46;B01J23/72;B01J23/89;B01J23/50;B01J37/02;C01B32/40
• 代理公司: 北京棧橋知識產權代理事務所(普通合伙) 11670
• 代理人: 劉婷

本發明公開了一種熱催化CO₂選擇性加氫催化劑及其制備方法和應用，催化劑為負載型雙金屬催化劑RuM/A，其中M為第二金屬，A為載體；催化劑的制備方法包括：將CTAB、正丁醇、正辛烷、Ru³⁺溶液和Mⁿ⁺溶液混合攪拌，形成RuM混合微乳液；然后在N₂氛圍下向RuM混合微乳液中滴加NaBH₄微乳液還原，得到RuM納米粒子微乳液；然后向RuM納米粒子微乳液中加入載體A并滴加破乳劑破乳，最后用乙醇和純水洗滌，經干燥，焙燒處理后，得到熱催化CO₂選擇性加氫催化劑RuM/A；應用本發明制備的催化劑熱催化CO₂加氫制CO，既處理了溫室氣體CO₂，又能高效生產具有較大工業價值的合成氣，具有較好的環境效益與經濟效益。

技術領域

本發明涉及CO₂催化加氫技術技術領域，具體是涉及一種熱催化CO₂選擇性加氫催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

工業革命以來，由于人類大量使用石油、煤炭等化石燃料，使大氣中CO₂濃度迅速增加，從而增強了對地表長波輻射的吸收，導致全球變暖，并由此引發一系列環境問題，如冰川凍土消融、海平面上升、全球降水量再分配等，對生物圈及人類形成巨大威脅。

實現這一目標需要多措并舉，包括：提高非化石能源的比重、提高能源利用效率、加強碳捕集封存與利用、提高生態系統碳匯能力等。其中，碳捕集封存是指將CO₂加壓封存于地層或海洋，具有存在泄露風險以及封存地區有限的問題，而碳捕集利用通過將CO₂催化轉化為燃料或化學品，具有環境、能源、經濟三重效益，前景廣闊。

在常壓條件下，熱催化CO₂加氫的產物一般為CH₄或者CO以及水，如果進行CO₂甲烷化反應，可以將H₂中化學能儲存在CH₄中，但是存在能量損失；而如果選擇性生成CO，它就可以與過剩的H₂進一步通過費托合成反應，得到種類豐富的燃料或化學品，具有更高的附加值。CO₂加氫的活性組分有Ni、Ru、 Cu、Ag、Au等。其中，Cu雖然只生成CO但穩定性較差，Ag和Au的穩定性較好但活性很低，而Ru具有高活性，但通常會過度加氫生成CH₄。研究表明當 Ru以單原子或原子簇形式存在時，也可以將CO₂選擇性加氫為CO，但是在高溫還原性氣氛中，Ru單原子或原子簇會發生團聚，穩定性差。

因此，通過構建RuM雙金屬活性位點，利用M對Ru的稀釋作用限制Ru 的尺寸提高選擇性；同時，Ru可以活化H₂并溢流活性H到M表面，從而提高活性。常用的雙金屬催化劑的制備方法為浸漬法，其無法控制雙金屬組成和結構，存在分離的單金屬活性位點，目前存在的問題是如何構建出具有緊密接觸的RuM活性位點的催化劑，實現在高CO選擇性的基礎上，有效提高反應活性。

發明內容

針對上述存在的技術問題，本發明提供了一種熱催化CO₂選擇性加氫催化劑及其制備方法和應用。

本發明的技術方案為：一種熱催化CO₂選擇性加氫催化劑，催化劑為負載型雙金屬催化劑RuM/A，其中M為第二金屬，A為載體，催化劑的重量百分比組成為：Ru：0.2～1.0wt％，M：1.0～5.0wt％，余量為A；

進一步地，第二金屬M選自Cu、Ag或Au中的一種。

進一步地，載體A選自Al₂O₃、SiO₂、ZnO或TiO₂中的一種。

本發明還提供了一種熱催化CO₂選擇性加氫催化劑的制備方法，包括以下步驟：