[發明專利]一種以CuFeO2@GO為前驅體的高分散二氧化碳加氫催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202211308846.2
• 申請日: 2022-10-25
• 公開（公告）號: CN115569660A
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 魏宇學;張志遠;孫松;郭立升;蔡夢蝶
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: B01J27/22
• 分類號: B01J27/22;B01J21/18;B01J37/03;B01J37/10;B01J37/12;C07C1/12;C07C9/04;C10G2/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 夏菁

本發明提供了一種以CuFeO₂@GO為前驅體的高分散二氧化碳加氫催化劑及其制備方法和應用。所述制備方法，包括以下步驟：S1)將鐵鹽和銅鹽在溶劑中混合至均一溶液，將沉淀劑加入上述溶液中，攪拌至沉淀劑全部溶解，得到懸浮液；S2)將氧化石墨烯加入到上述懸浮液中，攪拌均勻后，加入還原劑，得到溶液體系；S3)將上述溶液體系進行水熱反應，得到高分散的CuFeO₂@GO。本發明在水熱反應中加入氧化石墨烯，有效抑制了CuFeO₂顆粒的團聚現象。所制備的催化劑制備周期短、原料簡單易得、還原時間較短，對于二氧化碳加氫制液體燃料的反應具有較高的CO₂轉化率及烴類的選擇性。

技術領域

本發明涉及催化技術領域，尤其涉及一種以CuFeO₂@GO為前驅體的高分散二氧化碳加氫催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

以煤、石油、天然氣進一步加工得到的含碳液體燃料，擁有能量密度高，易儲存運輸的優點，已成為交通運輸中的首選燃料。隨著我國交通運輸量的不斷上漲，相應的化石燃料的消耗量和CO₂的排放量也隨之增大。過度CO₂排放造成的溫室效應已逐漸成為一個嚴重的環境問題，CO₂的捕獲和利用被逐漸提上日程。近年來，將二氧化碳和氫氣通過改性費托合成反應，轉化成交通運輸所需的液體燃料，已成為緩解溫室效應的有效途徑。

二氧化碳加氫制液體烴類涉及逆水煤氣(RWGS)反應和費托合成(FTS)兩步反應，Cu基催化劑對RWGS反應有很好的催化活性，Fe基催化劑是FTS的活性相。Cu和Fe的雙金屬組合一方面可以降低FTS反應中C-C耦合的動力學勢壘，更有利于生成長鏈碳氫化合物；另一方面還可以降低限速步驟中的動力學勢壘，從而促進CO₂的轉化。雙金屬體系CuFeO₂一方面將Cu和Fe活性相耦合在一個反應體系中，另一方面，在氫氣還原過程中，CuFeO₂中的Cu⁺可以通過氫溢流的作用，促進Fe³⁺還原為Fe⁰，進而在反應氣氛下，促進Fe⁰原位滲碳形成烴類合成的活性位點χ-Fe₅C₂。CuFeO₂在二氧化碳和氫氣的反應氣氛下，能夠形成數量上最多的Cu-χ-Fe₅C₂界面位點，可以顯著降低發生C-C耦合的碳化物機制和CO插入機制的動力學勢壘，從而更有利于長鏈碳氫化合物的形成。

但是，CuFeO₂的晶粒尺寸在3-5μm，較大的晶粒尺寸在反應過程中通常會發生顆粒的燒結和團聚，導致與反應氣的接觸面積變小，進而使催化劑的性能下降。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種以CuFeO₂@GO為前驅體的高分散二氧化碳加氫催化劑及其制備方法和應用，所述催化劑具有較高的分散性，進而具有較高的催化活性。

本發明提供了一種以CuFeO₂@GO為前驅體的高分散二氧化碳加氫催化劑的制備方法，包括以下步驟：

S1)將鐵鹽和銅鹽在溶劑中混合至均一溶液，將沉淀劑加入上述溶液中，攪拌至沉淀劑全部溶解，得到懸浮液；

S2)將氧化石墨烯加入到上述懸浮液中，攪拌均勻后，加入還原劑，得到溶液體系；

S3)將上述溶液體系進行水熱反應，得到高分散的CuFeO₂@GO。

優選的，所述鐵鹽選自硝酸鐵及其水合物、氯化鐵及其水合物、乙酸鐵及其水合物、硫酸鐵、硫酸亞鐵、乙酰丙酮鐵中的一種或幾種。

優選的，所述銅鹽選自硝酸銅及其水合物、氯化銅及其水合物、乙酸銅及其水合物、硫酸銅、乙酰丙酮銅中的一種或幾種。