一种用于二氧化碳催化转化催化剂的制备方法技术

本本发明专利技术涉及纳米金属催化剂制备技术领域，尤其涉及一种用于二氧化碳催化转化催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：S1、将玄武岩纤维加入改性剂中进行改性，再干燥、焙烧得到改性后的玄武岩纤维；S2、将S1中改性后的玄武岩纤维与铜盐溶液、镍盐溶液混匀，并加入还原剂，反应得到负载催化剂；S3、在还原性气体条件下，将S2反应得到的负载催化剂焙烧，得到成型的催化剂；S4、将S3得到成型的催化剂与冰醋酸、γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、去离子水混匀，研磨成浆液，然后将堇青石蜂窝陶瓷基体浸泡在浆液中；最后将涂覆了浆液的堇青石蜂窝陶瓷基体进行干燥与焙烧得到本发明专利技术催化剂。该催化剂有效的应用于二氧化碳的催化转化，其效率高。效率高。效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种用于二氧化碳催化转化催化剂的制备方法


[0001]本专利技术涉及纳米金属催化剂制备
，尤其涉及一种用于二氧化碳催化转化催化剂的制备方法。

技术介绍

[0002]化石能源大量开采使用，使得自然CO2循环平衡被打破，导致大气中CO2浓度逐年增加.因此，降低CO2排放是控制大气中CO2浓度的关键所在，其中，将CO2转化为高附加值的化工产品是目前研究较多方案，例如将CO2转化为CH3OH、C2H4、DMC和其他化工产品。DMC作为环保绿色溶剂，广泛应用在汽油添加剂、羰基化试剂、锂电池电解液等领域。因此，将CO2转化为DMC是非常符合绿色化学和碳中和发展理念，而催化剂是催化转化CO2的核心条件，目前关于此类催化剂报道较少，因此有必要设计和开发用于CO2催化转化的催化剂。

技术实现思路

[0003]本专利技术为了解决上述技术问题，提出一种用于二氧化碳催化转化催化剂的制备方法，该催化剂有效的应用于二氧化碳的催化转化，其效率高。
[0004]本专利技术提供了一种用于二氧化碳催化转化催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0005]S1、将玄武岩纤维加入改性剂中进行改性，再干燥、焙烧得到改性后的玄武岩纤维；
[0006]S2、将S1中改性后的玄武岩纤维与铜盐溶液、镍盐溶液混匀，并加入还原剂，反应得到负载催化剂；
[0007]S3、在还原性气体条件下，将S2反应得到的负载催化剂焙烧，得到成型的催化剂；
[0008]S4、将S3得到成型的催化剂与冰醋酸、γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、去离子水混匀，并研磨成浆液，然后将堇青石蜂窝陶瓷基体浸泡在浆液中；最后将涂覆了浆液的堇青石蜂窝陶瓷基体进行干燥与焙烧得到本专利技术催化剂。
[0009]可选地，在S1中，所述改性剂为氢氧化钠、γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷或盐酸中的一种，所述干燥温度为80℃，所述焙烧温度为500℃。
[0010]可选地，所述氢氧化钠溶液的浓度为0.1
‑
0.5mol/L，所述盐酸的浓度为0.1
‑
0.5mol/L，所述γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷的加入量为玄武岩纤维质量的2wt％。
[0011]可选地，在S2中，所述还原剂为硼氢化钠，所述铜盐溶液和镍盐溶液总摩尔量与所述硼氢化钠的摩尔比为(2
‑
5)：1，反应时间为2
‑
5h。
[0012]可选地，在S2中，按原料总重量的百分含量计，所述铜盐溶液中的铜离子和所述镍盐中的镍离子总负载量为10
‑
25wt％。
[0013]可选地，所述铜盐溶液为硝酸铜溶液，所述镍盐溶液为硝酸镍溶液，所述铜盐溶液中的铜离子与所述镍盐溶液中的镍离子摩尔比为1:1。
[0014]可选地，在S3中，所述还原性气体包括氢气与氮气，所述氢气与氮气的体积比为1:9，所述焙烧温度400
‑
500℃，焙烧2
‑
5h。
[0015]可选地，在S4中，所述冰醋酸的加入量为成型的催化剂质量的3wt％。
[0016]可选地，在S4中，所述焙烧温度控制在400
‑
450℃，焙烧时间为3
‑
4h。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：
[0018]1、本专利技术采用具有丰富酸碱位点且价格低廉的玄武岩纤维(BF)作为载体，铜镍纳米粒子为活性组分制备成粉末CuNi/BF催化剂；将催化剂涂覆在堇青石蜂窝陶瓷基体上制成高性能的CuNi/BF催化剂，该催化剂可以在固定床反应器中合成碳酸二甲酯。通过NaOH、KH550、HCl改性处理载体玄武岩纤维BF，调节玄武岩纤维的酸碱位点平衡，从而促进CuNi催化效率。
[0019]2、本专利技术制备的NaOH改性催化剂与HCl改性催化剂和未改性催化剂相比，反应物转化率和产物的收率明显提高。甲醇的最高转化率高达9.2％，DMC的收率高达7.65％，这主要得益于NaOH改性玄武岩纤维BF碱性位点更加有利于DMC的合成，调节了载体酸碱位点平衡，以利于反应的正向进行，而达到了高活性的目的。
附图说明
[0020]图1A为未改性的玄武岩纤维的SEM图。
[0021]图1B为本专利技术实施例1改性后玄武岩纤维的SEM图。
[0022]图2为本专利技术实施例1制备得到的CuNi/BF
‑
N整体式催化剂的SEM图。
[0023]图3为本专利技术实施例1改性后的玄武岩纤维的SEM
‑
EDS能谱图。
[0024]图4为本专利技术施例1制备得到的CuNi/BF
‑
N整体式催化剂的SEM
‑
EDS能谱图。
[0025]图5为本专利技术实施例1
‑
4最终制备得到的催化剂的XRD图。
[0026]图6为本专利技术实施例1
‑
4最终制备得到催化剂的CO2‑
TPD图。
具体实施方式
[0027]以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0028]实施例1
[0029]配置100mL浓度为0.2mol/LNaOH溶液置于250mL三颈瓶中，再加入过500目
‑
800目筛的玄武岩纤维5g，磁力搅拌0.5h。过滤洗涤直至上清液pH值为中性，80℃干燥箱干燥10
‑
24h，再经过马弗炉500℃焙烧得到NaOH改性玄武岩纤维BF
‑
N。
[0030]将0.3485gCu(NO3)2·
3H2O和0.418gNi(NO3)2·
6H2O搅拌溶解于14.2mL的去离子水中，获得硝酸盐前驱体混合液；将1gBF
‑
N载体溶于10mL无水乙醇中，超声10min，使载体均匀分散。将前驱体溶液加入到含载体的乙醇溶液中，搅拌30min，超声10min，使Cu、Ni离子均匀分散到载体上，然后逐滴加入现配的2mol/L硼氢化钠溶液，硼氢化钠溶液用量2毫升，滴加完毕后，继续搅拌3h，搅拌结束后，使用去离子水与乙醇混合液离心3次，洗去NO3‑
等离子；将得到的固体产物于80℃真空干燥12h，在管式炉中通入H2与N2体积比1:9的混合气体，在混合气体气氛下450℃焙烧3h，得到CuNi/BF
‑
N粉末催化剂，命名Pow
‑
CuNi/BF
‑
N。
[0031]将6g CuNi/BF
‑
N，0.18mL醋酸，0.15mLγ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和2.4mL去离子水研磨成浆液；将堇青石蜂窝陶瓷基体浸泡在浆液中，用空压机将多余的浆液吹出；最后将涂覆了浆液的基体放在真空烘箱干燥，80℃干燥12h，管式炉中450℃焙烧3h，
得到CuNi/BF
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于二氧化碳催化转化催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将玄武岩纤维加入改性剂中进行改性，再干燥、焙烧得到改性后的玄武岩纤维；S2、将S1中改性后的玄武岩纤维与铜盐溶液、镍盐溶液混匀，并加入还原剂，反应得到负载催化剂；S3、在还原性气体条件下，将S2反应得到的负载催化剂焙烧，得到成型的催化剂；S4、将S3得到成型的催化剂与冰醋酸、γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、去离子水混匀，并研磨成浆液，然后将堇青石蜂窝陶瓷基体浸泡在浆液中；最后将涂覆了浆液的堇青石蜂窝陶瓷基体进行干燥与焙烧得到本发明催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在S1中，所述改性剂为氢氧化钠、γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷或盐酸中的一种，所述干燥温度80℃，所述焙烧温度为500℃。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钠溶液的浓度为0.1
‑
0.5mol/L，所述盐酸的浓度为0.1
‑
0.5mol/L，所述γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷的加入量为玄武岩纤维质量的2wt％。4.根据权利要求1所述的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永东，罗立，邓杰，朱金权，吕乐，赵思勇，侯梦悦，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：