[發明專利]一種Ru基催化劑及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202211083575.5
• 申請日: 2022-09-06
• 公開（公告）號: CN115318284A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 俞俊;何玉璨;毛東森;鄭翔
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: B01J23/63
• 分類號: B01J23/63;B01J35/00;B01J37/02;B01J37/08;C07C1/12;C07C9/04
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 張寧

本發明屬于催化材料技術領域，本發明提供了一種Ru基催化劑及其制備方法與應用。該制備方法包括以下步驟：S1、將1,4?對苯二甲酸、DMF、甲酸和硝酸鈰銨水溶液混合后靜態生長，再順次經離心、洗滌、干燥得到Ce?BDC；S2、將Ce?BDC焙燒得到CeO₂?BDC；S3、將CeO₂?BDC放入RuCl₃水溶液進行浸漬得到Ru/CeO₂?BDC；S4、將Ru/CeO₂?BDC順次進行干燥、煅燒即得Ru基催化劑。本發明制備的Ru基催化劑應用于二氧化碳加氫甲烷化中，與現有催化劑相比，具有低金屬負載量、低溫活性高、甲烷選擇性高等優點。

技術領域

本發明涉及催化材料技術領域，尤其涉及一種Ru基催化劑及其制備方法與應用。

背景技術

能源是人類活動的物質基礎，人類社會的發展離不開優質能源的出現和先進能源技術的開發。為了減少對化石能源的依賴，尋找可持續路線開發綠色清潔能源，保證能源和化工原料來源的多樣化，已然成為各個國家乃至全球發展的戰略高地，也是人類社會可持續性發展的必經之路。將廉價、豐富的CO₂作為碳源轉化為其他有價值的化學品或液體燃料有利于碳資源化利用和減輕環境污染，CO₂轉化已成為能源、環保、催化等領域的研究熱點。

一碳化學，特別是一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂)和甲烷(CH₄)，對清潔燃料、化學品以及未來能源的可持續性至關重要。其中CO₂加氫甲烷化是碳資源利用的有效途徑。但是，由于這些C1分子的惰性和低反應活性，使它們轉化為清潔燃料和高附加值的化學品仍然是一個巨大的挑戰。

從熱力學上講，CO₂甲烷化是高度放熱的，在常規的反應溫度下，反應不受平衡的限制。隨著溫度的升高，CO₂的轉化率增加，但RWGS反應也得到了促進，促進了CO的形成使得CH₄的選擇性降低。甲烷化反應在低溫(300～350℃)條件下有利于反應進行，但過程具有很強的動力學限制，要想實現該反應，開發出高活性的催化劑是關鍵。CO₂甲烷化反應催化劑主要是以ⅧB族金屬為活性金屬組分、氧化物為載體的負載型催化劑，又分為貴金屬和非貴金屬兩類。非貴金屬Ni基催化劑研究最為廣泛，此類催化劑在低溫下催化活性較低，且催化劑存在燒結或積碳的現象，反應溫度在低于200℃以下幾乎檢測不到產物CH₄的生成，溫度高于300℃時或加壓條件下則表現出較好的CO₂轉化率，如專利CN113368862A公開的甲烷化催化劑以Ni為活性組分，載體為γ-Al₂O₃，添加稀土金屬助劑。如專利CN113842919A公開的甲烷化催化劑是以Ni為活性組分的核殼型催化劑。但這些催化劑的制備流程較為繁瑣，且在低溫條件下活性較低，高溫易燒結積碳。

因此，如何提供一種制備工藝簡單、活性高、選擇性好的用于二氧化碳加氫甲烷化的催化劑成為了本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種Ru基催化劑及其制備方法與應用，其目的是解決現有二氧化碳加氫甲烷化催化劑的催化活性差，制備步驟繁瑣等技術問題。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明提供了一種Ru基催化劑的制備方法，包括以下步驟：

S1、將1,4-對苯二甲酸、DMF、甲酸和硝酸鈰銨水溶液混合后靜態生長，再順次經離心、洗滌、干燥得到Ce-BDC；

S2、將Ce-BDC焙燒得到CeO₂-BDC；

S3、將CeO₂-BDC放入RuCl₃水溶液進行浸漬得到Ru/CeO₂-BDC；