一种二氧化碳加氢还原催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种二氧化碳加氢还原催化剂及其制备方法，属于二氧化碳转化技术领域。所属催化剂以铁和钼作为活性元素，制成的钼酸铁可以提高催化剂稳定性，利用大自然易获取的火山岩类粉末作为载体，获得一种二氧化碳加氢还原催化剂，抑制一氧化碳和氢合成甲烷的过程，提高氢气还原二氧化碳效率，简化催化剂的制备过程，降低催化剂成本。降低催化剂成本。

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化碳加氢还原催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及二氧化碳转化
，具体为一种二氧化碳加氢还原剂的制备方法。

技术介绍

[0002]随着社会经济的不断发展和人类消费能力的不断提高，化石能源的消耗不断增加，同时人类的大量开采和使用森林绿地，导致大气中的二氧化碳含量日益增加。
[0003]通过节碳提效，提高植被覆盖率等方式外，二氧化碳作为含碳物质，可以利用廉价或绿色能源(废热，可再生能源，太阳能、风能等)合成高价值燃料或化学品，易于储存或运输，把能源储存在密度更高的化学品有利于能源更有效的利用，可以解决全球面临的气候变化并且提高各种能源利用效率。
[0004]二氧化碳加氢过程由于二氧化碳分子稳定，须通过催化剂吸附脱附催化完成二氧化碳还原。催化剂一般采用金属催化剂和单一载体，注入部分微量元素(贵金属，放射金属，碱金属等)。常用的主催化部分为铁、钴等单一元素，其活性、稳定性等不佳，因此，铁元素中添加特定的助剂将提高催化剂各项性能。常用的载体部分为各种微颗粒氧化物，如二氧化硅、氧化铝等和各种微量元素的混合物，其制备过程成本较高，因此，采用大自然天然材料将大大降低作为催化剂主成分的载体成本(重量占比)。另外二氧化碳加氢还原过程中，产物一氧化碳易于进一步与氢气反应生成甲烷，降低产物的纯度，并且降低氢气还原二氧化碳的效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有二氧化碳催化剂中存在的活性部分稳定性差，载体成本高的问题，提出一种提高催化剂活性部分稳定性，并且降低载体成本的催化剂。
[0006]为解决以上问题，本专利技术提供了一种二氧化碳加氢还原催化剂，以二价铁盐和钼酸盐作为催化活性部分，负载在细颗粒的多孔、比表面积大的火山岩类粉末上，利用二价铁盐和钼酸盐合成提高催化剂稳定性的钼酸铁。安山岩，硅藻土，沸石等火山岩经磨碎后，粒径可以达到10
‑
50μm，大的空隙率和比表面积易于负载主催化剂(铁、钼等)。火山岩类粉末以二氧化硅为主成分，并含有碱土金属、碱金属、铁、铝等氧化物，不仅在二氧化碳高温催化过程中性质稳定，且其碱性特征有利于吸附二氧化碳进行催化反应。
[0007]本专利技术提供的一种二氧化碳加氢还原催化剂制备方法如下：
[0008]将钼酸盐溶解到水中形成1
‑
1.5％浓度的钼酸盐溶液(浓度以钼含量计)；
[0009]将火山岩类粉末倒入水中形成3
‑
5％浓度的浑浊液(浓度以固体粉末含量计)；
[0010]将钼酸盐溶液缓慢倒入粉末浑浊液中，室温中快速搅拌12h以上，经过过滤、清洗和 60℃干燥12h以上获得负载钼酸盐的干粉；
[0011]将二价铁盐溶解到水中形成0.3
‑
0.6％浓度的二价铁溶液(浓度以二价铁含量计)；
[0012]将负载钼酸盐的干粉倒入水中形成3
‑
5％浓度的浑浊液(浓度以固体粉末含量计)；
[0013]将二价铁溶液缓慢倒入负载钼酸盐干粉的浑浊液中(钼和二价铁的比例为 1.5:1
‑
2.5:1)，室温中快速搅拌12h以上，经过过滤、清洗和60℃干燥12h以上获得负载铁和钼酸盐的干粉，干粉再经650℃煅烧6h以上获得目标催化剂。
[0014]从以上描述看出，本专利技术具有以下优点：
[0015]催化剂制备物料种类少，制备方法简单。
[0016]催化剂采用的载体为大自然原有的物料，载体成本大幅下降，并且无需加入其他助剂。
[0017]催化剂抑制甲烷的产率，提高产物的纯度，并且提高氢气还原二氧化碳的效率。
具体实施方式
[0018]下面结合实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本专利技术，但并不构成对本专利技术的限定。此外，下面所属的本专利技术各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。实施例
[0019]本实施例中采用的钼酸盐为钼酸铵，二价铁盐为硝酸二铁，载体为安山岩粉末。安山岩粉末的平均粒径为20μm，比表面积为36m2/g，孔隙率为84％，二氧化硅含量为56％，氧化铝含量为15％，CaO、Na2O和K2O的总含量为12％。
[0020]催化剂的制备方法如下：
[0021]将3.5g钼酸铵溶解到200mL水中配制溶液；
[0022]将12g安山岩粉末倒入300mL水中配制浑浊液；
[0023]将钼酸铵溶液缓慢倒入浑浊液中，室温中快速搅拌12h，经过过滤、清洗和60℃干燥 18h获得钼酸铵
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安山岩干粉；
[0024]将4.5g硝酸二铁溶解到水中配制溶液；
[0025]将12g钼酸铵
‑
安山岩干粉倒入300mL水中配制浑浊液；
[0026]将硝酸二铁溶液缓慢倒入钼酸铵
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安山岩浑浊液中，室温中快速搅拌12h，经过过滤、清洗和60℃干燥18h获得干粉，干粉再经650℃煅烧6h获得目标催化剂。获得的催化剂经氢气还原以后用于二氧化碳加氢还原反应，反应条件如下：二氧化碳：氢气＝1:1，反应压力为1MPa，温度为600℃。催化剂反应前后均可检测到钼酸铁，且本反应获得的二氧化碳转化率为36.7％，并且产物中CH4的产率低于1.0％。
[0027]可以理解的是，以上关于本专利技术的具体描述，仅用于说明本专利技术而非受限于本专利技术实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本专利技术进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本专利技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳加氢还原催化剂，其特征在于，催化剂由二价铁盐和钼酸盐负载在细粒，多孔，比表面积大的火山岩类粉末上，形成铁、钼、钼酸铁、火山岩中多种元素组合的催化体系，其中，钼酸铁能提高催化剂活性部分的稳定性。2.权力要求1所述的火山岩类粉末，其特征在于，所述火山岩类粉末为安山岩、硅藻土，沸石等呈碱性的火山岩经磨碎后获得的粒径为10
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50μm的粉末，火山岩类粉末中以二氧化硅为主成分，并含有碱土金属、碱金属、铁、铝等氧化物。3.一种二氧化碳加氢还原催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将钼酸盐溶解到水中形成1
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1.5％浓度的钼酸盐溶液(浓度以钼含量计)。(2)将火山岩类粉末倒入水中形成3
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【专利技术属性】
技术研发人员：金泰峰，
申请(专利权)人：上海尼普敦环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：