[發(fā)明專利]摻雜CuO-ZnO催化劑、摻雜CuO-ZnO@ZIF-8催化劑及制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310768397.8
• 申請(qǐng)日: 2023-06-28
• 公開（公告）號(hào): CN116493014B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王文柱;朱憶寧;王明;樊現(xiàn)超;宋志紅;高玉豪;孫瑋晨;傘曉廣;崔佳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中建安裝集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): B01J23/80
• 分類號(hào): B01J23/80;B01J31/22;B01J37/10;B01J37/03;C07C29/156;C07C31/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 趙曉琳

本發(fā)明涉及催化劑技術(shù)領(lǐng)域，提供了摻雜CuO?ZnO催化劑、摻雜CuO?ZnO@ZIF?8催化劑及制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明通過水熱法將Co的氧化物引入到CuO?ZnO催化劑中，金屬氧化物的摻雜能夠有效提高催化劑的比表面積，所得金屬氧化物摻雜CuO?ZnO催化劑氧空位濃度高，催化活性高，能夠有效提高COsubgt;2/subgt;轉(zhuǎn)化率和CHsubgt;3/subgt;OH選擇性。本發(fā)明進(jìn)一步通過水熱法在金屬氧化物摻雜CuO?ZnO催化劑表面生長ZIF?8，ZIF?8的形成增加了催化劑的比表面積和COsubgt;2/subgt;吸附能力，有效提高催化劑表面的活性位點(diǎn)暴露度和COsubgt;2/subgt;濃度，豐富的COsubgt;2/subgt;環(huán)境提高了COsubgt;2/subgt;的催化利用率，從而使催化劑擁有更好的催化性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及催化劑技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及摻雜CuO-ZnO催化劑、摻雜CuO-ZnO@ZIF-8催化劑及制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

CO₂是一種單碳材料，具有豐富的儲(chǔ)量、低廉的價(jià)格、無毒、不易燃、可再生的的特點(diǎn)。CO₂可以用于生產(chǎn)碳酸鹽、羧酸及其衍生物等，隨著利用清潔能源電解水制氫氣技術(shù)的成熟，利用CO₂加氫反應(yīng)實(shí)現(xiàn)碳減排并轉(zhuǎn)化為增值產(chǎn)品的方法進(jìn)入人們視線。其中CH₃OH作為最有前景的清潔能源，既可以用于內(nèi)燃機(jī)也可以用于化學(xué)反應(yīng)中間體，從而備受青睞。然而，CO₂是碳元素的最高價(jià)氧化的形式，熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)上也是穩(wěn)定和惰性的，因此，CO₂的化學(xué)轉(zhuǎn)化需要更苛刻的反應(yīng)條件。在低碳經(jīng)濟(jì)的背景下，為達(dá)成嚴(yán)格的反應(yīng)條件，導(dǎo)致高能量消耗及更多的CO₂排放是不適合的，除非能源由可再生能源提供。于是，利用催化劑對(duì)CO₂進(jìn)行催化轉(zhuǎn)化成為研究者的研究重點(diǎn)。

目前，工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)CH₃OH是基于Cu-ZnO催化劑。但由于傳統(tǒng)Cu-ZnO催化劑存在比表面積小的缺點(diǎn)，利用Cu-ZnO催化劑催化CO₂加氫制備甲醇時(shí)，CO₂轉(zhuǎn)化率和CH₃OH選擇性不高。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了摻雜CuO-ZnO催化劑、摻雜CuO-ZnO@ZIF-8催化劑及制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明采用金屬氧化物對(duì)CuO-ZnO催化劑進(jìn)行摻雜，并進(jìn)一步利用金屬氧化物摻雜CuO-ZnO催化劑制備金屬氧化物摻雜CuO-ZnO@ZIF-8催化劑，所得催化劑比表面積大，催化性能好，利用其催化CO₂加氫制備CH₃OH，CO₂轉(zhuǎn)化率和CH₃OH選擇性高。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一種金屬氧化物摻雜CuO-ZnO催化劑的制備方法，包括以下步驟：

將可溶性鈷鹽、可溶性銅鹽、可溶性鋅鹽、水、堿性沉淀劑和十六烷基三甲基溴化銨混合進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到水熱產(chǎn)物；所述水熱反應(yīng)的溫度為50~350℃，時(shí)間為1~48h；所述可溶性鈷鹽、可溶性銅鹽和可溶性鋅鹽的摩爾比為（0.1~1）:（1~10）:（1~10）；

將所述水熱產(chǎn)物干燥后煅燒，得到金屬氧化物摻雜CuO-ZnO催化劑；所述金屬氧化物中的金屬元素為Co；所述金屬氧化物摻雜CuO-ZnO催化劑微觀形貌為花狀。

優(yōu)選的，所述可溶性銅鹽和所述堿性沉淀劑的摩爾比為1:（0.1~2）；所述堿性沉淀劑為尿素、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氨水、氫氧化鈉和氫氧化鉀中的一種或多種；所述可溶性銅鹽和所述十六烷基三甲基溴化銨的摩爾比為1:（0.1~2）。

優(yōu)選的，所述煅燒的溫度為300~800℃，時(shí)間為1~24h。