铜锌硅催化剂及其制备方法技术

本申请公开了一种铜锌硅催化剂及其制备方法，涉及催化剂技术领域。所述铜锌硅催化剂应用于二氧化碳加氢制甲醇，所述铜锌硅催化剂由氧化铜、氧化锌和层状硅酸盐载体组成，所述铜锌硅催化剂中氧化铜的质量为：40～70％，氧化锌的质量为：15～30％，二氧化硅的质量为：5～20％。本申请以具有较强铜物种与载体相互作用的层状硅酸盐为载体的新型CuO/ZnO/SiO2体系催化剂具有合适的Cu+/Cu0比例，具有更高的甲醇选择性和时空收率，并且所述铜锌硅催化剂的层状硅酸盐载体具有更好的疏水性能，有利于产物中水分的快速扩散移除，具有更好的催化稳定性。定性。定性。

【技术实现步骤摘要】
铜锌硅催化剂及其制备方法


[0001]本申请涉及催化剂
，尤其涉及一种铜锌硅催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]全球气候变化给人类社会可持续发展造成了严重危机，二氧化碳等温室气体的大量排放是造成全球气候变化的主要原因之一。基于可再生能源的绿色氢气(H2)与CO2反应制备重要平台化合物甲醇，可得高附加值的燃料和化学品，具有技术可行性和一定的经济效益，是积极应对二氧化碳排放问题的切实可行的策略。
[0003]而高效催化剂是二氧化碳加氢制甲醇技术的核心，目前发展最成熟的二氧化碳加氢制甲醇是以铜锌铝体系为代表的铜基催化剂。但由于铜基催化剂存在较高的逆水汽变换反应活性，在CO2加氢反应中生成大量的副产物CO。此外，CO2加氢制甲醇过程中会产生大量的水，水会加速催化剂的烧结与失活。因此，当前的铜基催化剂对于二氧化碳加氢制甲醇的产物甲醇的选择性偏低。

技术实现思路

[0004]本申请的主要目的在于提供一种铜锌硅催化剂，旨在解决当前的铜基催化剂对于二氧化碳加氢制甲醇的产物甲醇的选择性偏低的技术问题。
[0005]为实现上述目的，第一方面，本申请提供一种铜锌硅催化剂，应用于二氧化碳加氢制甲醇，其特征在于，所述铜锌硅催化剂由氧化铜、氧化锌和层状硅酸盐载体组成，所述铜锌硅催化剂中氧化铜的质量为：40～70％，氧化锌的质量为：15～30％，二氧化硅的质量为：5～20％。
[0006]根据第一方面，所述铜锌硅催化剂的组分还包括助剂，所述助剂的质量为0～10％。
[0007]根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，所述助剂包括铝、锆、镁、铈中的至少一种。
[0008]根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，所述层状硅酸盐载体中铜元素与铜锌元素总和的摩尔比为0.3～1，铜锌元素总和与硅元素的摩尔比为1。
[0009]第二方面，本申请提供了一种铜锌硅催化剂的制备方法，应用于如上所述的铜锌硅催化剂，所述制备方法包括：
[0010]将可溶性铜盐和可溶性锌盐的铜锌混合溶液与硅溶胶溶液进行反应，制备得到层状硅酸盐载体浆料；
[0011]将可溶性铜盐和可溶性锌盐配置为活性金属混合溶液，并将沉淀剂配置为沉淀剂溶液；
[0012]将所述活性金属混合溶液和沉淀剂溶液进行流体沉积，沉淀到所述层状硅酸盐载体浆料上；
[0013]在沉淀结束后，将沉淀后的层状硅酸盐载体浆料经老化、过滤、洗涤、干燥、焙烧，
得到铜锌硅催化剂。
[0014]根据第二方面，所述将可溶性铜盐和可溶性锌盐的铜锌混合溶液与硅溶胶溶液进行反应，制备得到层状硅酸盐载体浆料的步骤，包括：
[0015]在反应釜中建立一定的脱盐水液位，加入可溶性铜盐和可溶性锌盐，配置成铜元素与锌元素之和的摩尔浓度为0.5～2mol/L的水溶液，制得可溶性铜盐和可溶性锌盐的铜锌混合溶液；
[0016]向所述铜锌混合溶液中加入浓氨水，形成酸碱度为10.5～11.5的氨络合物溶液；
[0017]向所述反应釜中缓慢加入硅溶胶溶液，搅拌后开始升温至90～95℃，保持恒温并开启搅拌，以蒸走过量的氨；
[0018]在反应釜内溶液的酸碱度降至6.5～7.0范围后，结束蒸氨，得到层状硅酸盐载体浆料。
[0019]根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种实现方式，所述将可溶性铜盐和可溶性锌盐的铜锌混合溶液与硅溶胶溶液进行反应，制备得到层状硅酸盐载体浆料的步骤，还包括：
[0020]将硅溶胶溶液加入反应釜中，并加入去脱盐水稀释至10wt％，控制水温在20～40℃范围下搅拌均匀；
[0021]向反应釜中加入尿素，尿素与铜锌元素总和的摩尔比为2～6，搅拌充分溶解，再加入少量的硝酸调节酸碱度至3～5范围内；
[0022]加入可溶性铜盐和可溶性锌盐，配置成铜锌元素总和的摩尔浓度为0.5～2mol/L的水溶液，制得可溶性铜盐和可溶性锌盐的铜锌混合溶液；
[0023]开启反应釜的冷凝器的冷却水，并将反应釜升温至90～95℃，保持恒温并开始搅拌回流，以缓慢分解尿素；
[0024]在反应釜内溶液的酸碱度升至7.0～7.5范围内后终止反应，得到层状硅酸盐载体浆料。
[0025]根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种实现方式，所述将可溶性铜盐和可溶性锌盐配置为活性金属混合溶液，并将沉淀剂配置为沉淀剂溶液的步骤，包括：
[0026]将可溶性铜盐、可溶性锌盐和助剂盐溶解于脱盐水中配置成离子摩尔浓度为0.5～2mol/L的活性金属混合溶液；
[0027]将沉淀剂溶解于脱盐水中配置成0.5～2mol/L的沉淀剂溶液。
[0028]根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种实现方式，所述沉淀剂为碳酸钠、NaHCO3、NaOH中的至少一种。
[0029]根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种实现方式，所述将沉淀后的层状硅酸盐载体浆料经老化、过滤、洗涤、干燥、焙烧，得到铜锌硅催化剂的步骤，包括：
[0030]在所述活性金属混合溶液滴加完毕后，停止滴加沉淀剂溶液，保持温度在50～80℃范围内继续搅拌老化1～3h，获得催化剂前体浆料；
[0031]将催化剂前体浆料过滤、洗涤至中性无钠离子残留后，在60～120℃条件下干燥2～12h，获得催化剂样品；
[0032]将催化剂样品转移至焙烧炉中300～400℃焙烧4～12h，后经造粒，混合石墨后压片，获得铜锌硅催化剂。
[0033]本申请提出的一种铜锌硅催化剂，应用于二氧化碳加氢制甲醇，所述铜锌硅催化剂由氧化铜、氧化锌和层状硅酸盐载体组成，所述铜锌硅催化剂中氧化铜的质量为：40～70％，氧化锌的质量为：15～30％，二氧化硅的质量为：5～20％。本申请以具有较强铜物种与载体相互作用的层状硅酸盐为载体的新型CuO/ZnO/SiO2体系催化剂具有合适的Cu
+
/Cu0比例，具有更高的甲醇选择性和时空收率，并且所述铜锌硅催化剂的层状硅酸盐载体具有更好的疏水性能，有利于产物中水分的快速扩散移除，具有更好的催化稳定性。
附图说明
[0034]图1为本申请铜锌硅催化剂的制备方法一实施例的流程示意图；
[0035]图2为本申请涉及的催化剂长周期稳定性的示意图。
[0036]本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。
具体实施方式
[0037]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0038]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜锌硅催化剂，应用于二氧化碳加氢制甲醇，其特征在于，所述铜锌硅催化剂由氧化铜、氧化锌和层状硅酸盐载体组成，所述铜锌硅催化剂中氧化铜的质量为：40～70％，氧化锌的质量为：15～30％，二氧化硅的质量为：5～20％。2.如权利要求1所述的铜锌硅催化剂，其特征在于，所述铜锌硅催化剂的组分还包括助剂，所述助剂的质量为0～10％。3.如权利要求2所述的铜锌硅催化剂，其特征在于，所述助剂包括铝、锆、镁、铈中的至少一种。4.如权利要求1所述的铜锌硅催化剂，其特征在于，所述层状硅酸盐载体中铜元素与铜锌元素总和的摩尔比为0.3～1，铜锌元素总和与硅元素的摩尔比为1。5.一种铜锌硅催化剂的制备方法，应用于如权利要求1至4中任一项所述的铜锌硅催化剂，其特征在于，所述制备方法包括：将可溶性铜盐和可溶性锌盐的铜锌混合溶液与硅溶胶溶液进行反应，制备得到层状硅酸盐载体浆料；将可溶性铜盐和可溶性锌盐配置为活性金属混合溶液，并将沉淀剂配置为沉淀剂溶液；将所述活性金属混合溶液和沉淀剂溶液进行流体沉积，沉淀到所述层状硅酸盐载体浆料上；在沉淀结束后，将沉淀后的层状硅酸盐载体浆料经老化、过滤、洗涤、干燥、焙烧，得到铜锌硅催化剂。6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述将可溶性铜盐和可溶性锌盐的铜锌混合溶液与硅溶胶溶液进行反应，制备得到层状硅酸盐载体浆料的步骤，包括：在反应釜中建立一定的脱盐水液位，加入可溶性铜盐和可溶性锌盐，配置成铜元素与锌元素之和的摩尔浓度为0.5～2mol/L的水溶液，制得可溶性铜盐和可溶性锌盐的铜锌混合溶液；向所述铜锌混合溶液中加入浓氨水，形成酸碱度为10.5～11.5的氨络合物溶液；向所述反应釜中缓慢加入硅溶胶溶液，搅拌后开始升温至90～95℃，保持恒温并开启搅拌，以蒸走过量的氨；在反应釜内溶液的酸碱度降至6.5～7.0范围后，结束蒸氨，得到层状硅酸盐...

【专利技术属性】
技术研发人员：李延鹏，
申请(专利权)人：浙江吉利控股集团有限公司，
类型：发明
国别省市：