Pd负载镁铝掺杂氧化铟催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及催化剂技术领域，公开了一种Pd负载镁铝掺杂氧化铟催化剂及其制备方法和应用，该催化剂包括Pd、活性组分和载体，所述活性组分为氧化铟，所述载体包括氧化镁和氧化铝，以活性组分和载体的总量为基准，活性组分的含量为50

【技术实现步骤摘要】
Pd负载镁铝掺杂氧化铟催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及催化剂
，具体涉及一种Pd负载镁铝掺杂氧化铟催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]全球经济的快速发展使CO2排放量不断增加，而空气中二氧化碳含量的增加是引起温室效应全球变暖等环境问题的重要因素。因此研究二氧化碳的减排与转化利用技术已经成为急需解决的问题。甲醇作为化学品的重要原料和化石燃料的替代品，通过将CO2与来自可再生能源的H2反应来制备甲醇不仅能够解决温室气体控制还是替代化石燃料的有效途径。因此二氧化碳催化转化为甲醇产物受到更多关注。
[0003]由于CO2化学性质稳定、活化困难，造成该反应的转化率普遍较低，而甲醇的生成是放热反应，热力学上低温有利于甲醇生产但是不利于二氧化碳的活化，因此需要选择合适的反应温度以及设计高效的催化剂。
[0004]目前，广泛研究的用于合成甲醇的催化剂有改性铜基催化剂、贵金属催化剂和氧化锌催化剂。但是在改性统计催化体系中，副反应逆水煤气变换(RWGS)活性高以及H2O诱导活性相烧结、稳定性较差等特点限制了其进一步的应用。在贵金属催化体系和氧化锌催化体系中，贵金属的高成本问题和氧化锌的低活位及易迁移等特点也在一定程度上限制了该类催化剂在二氧化碳催化加氢领域中的进一步应用。In2O3具有适中的CO2和CO吸附能力，表现出明显优于Cu、Co、贵金属催化剂的甲醇选择性，以及相比于ZnO催化剂更高的催化活性，因而引起了科研工作者的广泛关注。但是，现有技术中In2O3催化剂的催化效果仍然有待进一步提高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的In2O3催化剂催化效果有待进一步提高问题，提供一种Pd负载镁铝掺杂氧化铟催化剂及其制备方法和应用，该Pd负载镁铝掺杂氧化铟催化剂具有更好的催化效果，能够在提高甲醇选择性的基础上有效提高二氧化碳转化率。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种Pd负载镁铝掺杂氧化铟催化剂，该催化剂包括Pd、活性组分和载体，所述活性组分为氧化铟，所述载体包括氧化镁和氧化铝，以活性组分和载体的总量为基准，活性组分的含量为50
‑
85重量％，载体的含量为15
‑
50重量％，以催化剂的总量为基准，Pd的含量为0.01
‑
1.5重量％。
[0007]优选地，氧化镁占活性组分和载体总质量的0.75
‑
15％，进一步优选为5
‑
10％。
[0008]优选地，氧化铝占活性组分和载体总质量的10.5
‑
47.5％，进一步优选为22
‑
33％。
[0009]优选地，经XRD测定，所述氧化铟具有六方型结构。
[0010]优选地，所述载体具有有序介孔结构。
[0011]本专利技术第二方面提供一种Pd负载镁铝掺杂氧化铟催化剂的制备方法，该方法包
括：
[0012](1)将含有氧化铝和氧化镁的载体和氧化铟混合，然后进行任选地打粉；
[0013](2)将步骤(1)得到的产物进行焙烧，得到催化剂半成品；
[0014](3)将含有金属钯盐的溶液与所述催化剂半成品接触，然后进行干燥和焙烧；
[0015]以载体和氧化铟的总量为基准，氧化铟的含量为50
‑
85重量％，载体的含量为15
‑
50重量％；
[0016]金属钯盐和催化剂半成品的用量使得制得的催化剂中，以催化剂的总量为基准，Pd的含量为0.01
‑
1.5重量％。
[0017]优选地，载体中氧化镁占氧化铟和载体总质量的0.75
‑
15％，载体中氧化铝占氧化铟和载体总质量的10.5
‑
47.5％。
[0018]进一步优选地，载体中氧化镁占氧化铟和载体总质量的5
‑
10％，载体中氧化铝占氧化铟和载体总质量的22
‑
33％。
[0019]优选地，所述含有氧化铝和氧化镁的载体的制备方法包括：在表面活性剂存在下，在溶剂存在下，将酸、铝前驱体和镁前驱体进行混合，然后进行干燥和焙烧。
[0020]本专利技术第三方面提供一种Pd负载镁铝掺杂氧化铟催化剂在二氧化碳加氢制备甲醇反应中的应用，其中，Pd负载镁铝掺杂氧化铟催化剂为上述第一方面所述的Pd负载镁铝掺杂氧化铟催化剂或者上述第二方面所述的制备方法制得的Pd负载镁铝掺杂氧化铟催化剂。
[0021]本专利技术的Pd负载镁铝掺杂氧化铟催化剂采用氧化铟作为活性组分并结合氧化镁和氧化铝作为载体，同时负载了Pd，能够有效提高二氧化碳催化加氢反应的发生以及反应过程中的选择性。由实施例部分可知，本专利技术的Pd负载镁铝掺杂氧化铟催化剂具有较高的催化活性及选择性，能够提高二氧化碳的转化率和产物中甲醇的含量。例如，在5MPa、6750h
‑1条件下，该催化剂催化制备甲醇的选择性可达92％。而且该催化剂能够在反应长时间运行中，仍能满足较高的二氧化碳转化率以及甲醇选择性。
[0022]本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0023]图1是本专利技术实施例1所制备的六方型氧化铟的XRD图；
[0024]图2是本专利技术实施例1所制备的有序介孔掺杂载体的XRD图。
具体实施方式
[0025]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0026]如前所述，本专利技术的第一方面提供一种Pd负载镁铝掺杂氧化铟催化剂，该催化剂包括Pd、活性组分和载体，所述活性组分为氧化铟，所述载体包括氧化镁和氧化铝，以活性组分和载体的总量为基准，活性组分的含量为50
‑
85重量％，载体的含量为15
‑
50重量％，以催化剂的总量为基准，Pd的含量为0.01
‑
1.5重量％。
[0027]本专利技术的催化剂中各组分的含量可以通过X射线荧光光谱分析(XRF)测试得到。
[0028]所述载体优选具有有序介孔结构，所述氧化铟优选具有六方型结构。
[0029]本专利技术的专利技术人在研究过程中发现，将如上所述的Pd负载镁铝掺杂氧化铟催化剂应用于二氧化碳催化加氢制备甲醇的反应中，能够有效提高催化剂的催化效率及选择性，提高催化反应中二氧化碳的转化率和甲醇的选择性，促进甲醇的形成，提高甲醇在产物中的占比。而且催化剂失活率较低，反应稳定性好。
[0030]为了能够进一步发挥活性组分、载体和Pd之间的协同作用，提高二氧化碳的转化率，优选地，以活性组分和载体的总量为基准，活性组分的含量为60
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Pd负载镁铝掺杂氧化铟催化剂，该催化剂包括Pd、活性组分和载体，所述活性组分为氧化铟，所述载体包括氧化镁和氧化铝，以活性组分和载体的总量为基准，活性组分的含量为50
‑
85重量％，载体的含量为15
‑
50重量％，以催化剂的总量为基准，Pd的含量为0.01
‑
1.5重量％。2.根据权利要求1所述的催化剂，其中，以活性组分和载体的总量为基准，活性组分的含量为60
‑
70重量％，载体的含量为30
‑
40重量％；和/或，以催化剂的总量为基准，Pd的含量为0.75
‑
1.5重量％；和/或，活性组分和载体的质量比为1
‑
6:1，进一步优选为1
‑
3:1。3.根据权利要求1所述的催化剂，其中，氧化镁占活性组分和载体总质量的0.75
‑
15％，进一步优选为5
‑
10％；氧化铝占活性组分和载体总质量的10.5
‑
47.5％，进一步优选为22
‑
33％。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的催化剂，其中，经XRD测定，所述氧化铟具有六方型结构；优选地，所述载体具有有序介孔结构。5.一种Pd负载镁铝掺杂氧化铟催化剂的制备方法，该方法包括：(1)将含有氧化铝和氧化镁的载体和氧化铟混合，然后进行任选地打粉；(2)将步骤(1)得到的产物进行焙烧，得到催化剂半成品；(3)将含有金属钯盐的溶液与所述催化剂半成品接触，然后进行干燥和焙烧；以载体和氧化铟的总量为基准，氧化铟的含量为50
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85重量％，载体的含量为15
‑
50重量％；金属钯盐和催化剂半成品的用量使得制得的催化剂中，以催化剂的总量为基准，Pd的含量为0.01
‑
1.5重量％。6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，以载体和氧化铟的总量为基准，氧化铟的含量为60
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70重量％，载体的含量为30
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40重量％；和/或，金属钯盐和催化剂半成品的用量使得制得的催化剂中，以催化剂的总量为基准，Pd的含量为0.75
‑
1.5重量％；优选地，氧化铟和载体的用量质量比为1
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6:1，优选为1
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3:1；优选地，载体中氧化镁占氧化铟和载体总质量的0.75
‑
15％，载体中氧化铝占氧化铟和载体总质量的10.5
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47.5％；进一步优选地，载体中氧化镁占氧化铟和载体总质量的5
‑
10％，载体中氧化铝占氧化铟和载体总质量的22
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33％。7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其中，所述氧化铟的制备包括以下步骤：(1
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1)将含有金属铟前驱体的溶液与沉淀剂溶液进行混合，得到沉淀母液；(1
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2)将所述沉淀母液进行老化以形成沉淀；(1
‑
3)将步骤(1
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2)得到的产物进行固液分离，然后进行干燥和焙烧。8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述含有金属铟前驱体的溶液和沉淀剂溶液中的溶剂各自独立地为有机溶剂和/或水，优选为有机溶剂和水，所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇、三乙二醇和N,N
‑
二甲基乙酰胺中的至少一种；优选地，含有金属铟前驱体的溶液的浓度为0.1
‑
1mol/L；
优选地，沉淀剂溶液的浓度为1
‑
3mol/L；优选地，所述沉淀剂为尿素；优选地，步骤(1
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红伟，汪天也，张荣俊，孙霞，栾学斌，侯朝鹏，徐润，吴玉，夏国富，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：