掺杂CuO-ZnO催化剂、掺杂CuO-ZnO@ZIF-8催化剂及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，提供了掺杂CuO

【技术实现步骤摘要】
掺杂CuO
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ZnO催化剂、掺杂CuO
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ZnO@ZIF
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8催化剂及制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及催化剂
，尤其涉及掺杂CuO
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ZnO催化剂、掺杂CuO
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ZnO@ZIF
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8催化剂及制备方法和应用。

技术介绍

[0002]CO2是一种单碳材料，具有丰富的储量、低廉的价格、无毒、不易燃、可再生的的特点。CO2可以用于生产碳酸盐、羧酸及其衍生物等，随着利用清洁能源电解水制氢气技术的成熟，利用CO2加氢反应实现碳减排并转化为增值产品的方法进入人们视线。其中CH3OH作为最有前景的清洁能源，既可以用于内燃机也可以用于化学反应中间体，从而备受青睐。然而，CO2是碳元素的最高价氧化的形式，热力学与动力学上也是稳定和惰性的，因此，CO2的化学转化需要更苛刻的反应条件。在低碳经济的背景下，为达成严格的反应条件，导致高能量消耗及更多的CO2排放是不适合的，除非能源由可再生能源提供。于是，利用催化剂对CO2进行催化转化成为研究者的研究重点。
[0003]目前，工业大规模生产CH3OH是基于Cu
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ZnO催化剂。但由于传统Cu
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ZnO催化剂存在比表面积小的缺点，利用Cu
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ZnO催化剂催化CO2加氢制备甲醇时，CO2转化率和CH3OH选择性不高。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了掺杂CuO
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ZnO催化剂、掺杂CuO
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ZnO@ZIF
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8催化剂及制备方法和应用。本专利技术采用金属氧化物对CuO
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ZnO催化剂进行掺杂，并进一步利用金属氧化物掺杂CuO
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ZnO催化剂制备金属氧化物掺杂CuO
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ZnO@ZIF
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8催化剂，所得催化剂比表面积大，催化性能好，利用其催化CO2加氢制备CH3OH，CO2转化率和CH3OH选择性高。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]一种金属氧化物掺杂CuO
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ZnO催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将可溶性钴盐、可溶性铜盐、可溶性锌盐、水、碱性沉淀剂和十六烷基三甲基溴化铵混合进行水热反应，得到水热产物；所述水热反应的温度为50~350℃，时间为1~48h；所述可溶性钴盐、可溶性铜盐和可溶性锌盐的摩尔比为（0.1~1）:（1~10）:（1~10）；
[0008]将所述水热产物干燥后煅烧，得到金属氧化物掺杂CuO
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ZnO催化剂；所述金属氧化物中的金属元素为Co；所述金属氧化物掺杂CuO
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ZnO催化剂微观形貌为花状。
[0009]优选的，所述可溶性铜盐和所述碱性沉淀剂的摩尔比为1:（0.1~2）；所述碱性沉淀剂为尿素、碳酸钠、碳酸氢钠、氨水、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种；所述可溶性铜盐和所述十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比为1:（0.1~2）。
[0010]优选的，所述煅烧的温度为300~800℃，时间为1~24h。
[0011]本专利技术还提供了上述方案所述制备方法制备得到的金属氧化物掺杂CuO
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ZnO催化剂，包括CuO
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ZnO复合物以及掺杂在所述CuO
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ZnO复合物中的金属氧化物；所述金属氧化物
中的金属元素为Co；所述金属氧化物掺杂CuO
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ZnO催化剂微观形貌为花状。
[0012]本专利技术还提供了一种金属氧化物掺杂CuO
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ZnO@ZIF
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8催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0013]将上述方案所述金属氧化物掺杂CuO
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ZnO催化剂、2
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甲基咪唑和溶剂混合进行水热反应，得到金属氧化物掺杂CuO
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ZnO@ZIF
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8催化剂。
[0014]优选的，所述金属氧化物掺杂CuO
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ZnO催化剂中Cu元素和Zn元素的总摩尔量与所述2
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甲基咪唑的摩尔比为1:2~6。
[0015]优选的，所述水热反应的温度为50~350℃，时间为1~48h。
[0016]本专利技术还提供了上述方案所述制备方法制备的金属氧化物掺杂CuO
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ZnO@ZIF
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8催化剂，包括金属氧化物掺杂CuO
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ZnO催化剂和生长于所述金属氧化物掺杂CuO
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ZnO催化剂表面的ZIF
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8分子筛。
[0017]本专利技术还提供了上述方案所述的金属氧化物掺杂CuO
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ZnO催化剂或上述方案所述的金属氧化物掺杂CuO
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ZnO@ZIF
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8催化剂在CO2加氢制甲醇中的应用。
[0018]本专利技术提供了一种金属氧化物掺杂CuO
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ZnO催化剂的制备方法，包括以下步骤：将可溶性钴盐、可溶性铜盐、可溶性锌盐、水、碱性沉淀剂和十六烷基三甲基溴化铵混合进行水热反应，得到水热产物；将所述水热产物干燥后煅烧，得到金属氧化物掺杂CuO
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ZnO催化剂（记为Co3O4‑
CuO
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ZnO催化剂）。本专利技术通过一步水热法将Co3O4引入到CuO
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ZnO催化剂中，得到花状形貌的催化剂；并且通过Co3O4的掺杂能够有效提高催化剂的比表面积，所得Co3O4‑
CuO
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ZnO催化剂氧空位浓度高，催化活性高，能够有效提高CO2转化率和CH3OH选择性。实施例结果表明，Co3O4‑
CuO
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ZnO催化剂拥有最高浓度的氧空位和最大的比表面积，利用其催化CO2加氢制备CH3OH，CO2转化率为9.17%，CH3OH选择性为92.77%。
[0019]本专利技术还提供了一种金属氧化物掺杂CuO
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ZnO@ZIF
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8催化剂的制备方法，包括以下步骤：将上述方案所述金属氧化物掺杂CuO
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ZnO催化剂、2
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甲基咪唑、N,N
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二甲酰胺和水混合进行水热反应，得到金属氧化物掺杂CuO
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ZnO@ZIF
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8催化剂（记为Co3O4‑
CuO
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ZnO@ZIF
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8催化剂）。本专利技术通过水热法在Co3O4‑
CuO
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ZnO催化剂表面生长ZIF
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8，ZIF
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8的形成增加了催化剂的比表面积和CO2吸附能力，可有效提高催化剂表面的活性位点暴露度和CO2浓度，丰富本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属氧化物掺杂CuO
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ZnO催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将可溶性钴盐、可溶性铜盐、可溶性锌盐、水、碱性沉淀剂和十六烷基三甲基溴化铵混合进行水热反应，得到水热产物；所述水热反应的温度为50~350℃，时间为1~48h；所述可溶性钴盐、可溶性铜盐和可溶性锌盐的摩尔比为（0.1~1）:（1~10）:（1~10）；将所述水热产物干燥后煅烧，得到金属氧化物掺杂CuO
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ZnO催化剂；所述金属氧化物中的金属元素为Co；所述金属氧化物掺杂CuO
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ZnO催化剂微观形貌为花状。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性铜盐和所述碱性沉淀剂的摩尔比为1:（0.1~2）；所述碱性沉淀剂为尿素、碳酸钠、碳酸氢钠、氨水、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种；所述可溶性铜盐和所述十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比为1:（0.1~2）。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为300~800℃，时间为1~24h。4.权利要求1~3任意一项所述制备方法制备得到的金属氧化物掺杂CuO
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ZnO催化剂，包括CuO
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ZnO复合物以及掺杂在所述CuO
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ZnO复合物中的金属氧化物；所述金属氧化物中的金属元素为Co；所述金属氧化物掺杂CuO
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ZnO催化剂微观形貌为花状。5.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文柱，朱忆宁，王明，樊现超，宋志红，高玉豪，孙玮晨，伞晓广，崔佳，
申请(专利权)人：中建安装集团有限公司，
类型：发明
国别省市：