铜基三元催化剂制造技术

本发明专利技术公开了一种铜基三元催化剂

【技术实现步骤摘要】
铜基三元催化剂、制备方法及其在CO2低温制甲醇中的应用


[0001]本专利技术属于热催化领域，涉及一种铜基三元催化剂
、
制备方法及其在
CO2低温制甲醇中的应用
。

技术介绍

[0002]Cu
‑
ZnO
基催化剂作为合成气
(CO2/H2)
制甲醇催化剂广泛应用
CO2加氢制甲醇，该催化剂一般是在高温
(220
‑
300℃)
和高压
(5.0
‑
10.0MPa)
条件下进行催化反应
。Cu
‑
ZnO
基催化剂从
CO2和
H2生产甲醇的困难之一是催化剂在低压和低温下的低活性和稳定性，而催化剂的活性和选择性受制备方法和助剂的影响较大，不同的制备方法和助剂可以提高
Cu
‑
ZnO
基催化剂在
CO2加氢制甲醇过程中的活性和选择性
。
[0003]近几年已有相关研究报道，在
Cu/ZnO
催化剂上浸渍
ZrO2可提高其活性和选择性，
STY
MeOH
在
3MPa
和
503K
下达到
15.6mmol
·
g
cat
‑1·
h
‑1(Stangeland,et al.Chemical Engineering Science 2021,238:116603)
；引入
Ga
3+
可以提高
CuZn
催化剂中
Zn0的含量，在
240℃
条件下显著提高
CO2转化率和甲醇选择性
(Li
，
et al.Journal ofCatalysis 2016,343:157
‑
167)
；
Al2O3作为工业催化剂
Cu/ZnO/Al2O3中的结构促进剂，增加了
Cu
的分散，从而增加了
Cu
的表面积，从而增加
Cu
‑
ZnO
催化剂在
CO2加氢制甲醇中的固有活性
(Behrens,et al.Science 2012,336:893
‑
897)。
然而现有关于铜锌铬系列催化剂，大多以共沉淀法制备，对于
CO2加氢制甲醇的催化性能较差，甲醇时空产率为
102g
MeOH
·
h
‑1·
kg
cat
‑1(Xiong
，
et al.Fuel 2019
，
256:115975)
和
16g
MeOH
·
h
‑1·
kg
cat
‑1(Santana,et al.Molecular Catalysis 2022,528:112512)。
综上所述，现有的铜基催化剂在低温下合成高甲醇时空产率仍受到了极大地限制
。
因此，需要寻找新的低温高性能甲醇催化剂，以实现高甲醇时空产率
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种铜基三元催化剂
、
制备方法及其在
CO2低温制甲醇中的应用
。
[0005]实现本专利技术目的的技术方案如下：
[0006]铜基三元催化剂的制备方法，通过壳聚糖辅助溶胶凝胶法制备，具体步骤如下：
[0007](1)
按铜
、
锌
、
助剂硝酸铬的摩尔比为
70:30:3
～
10
，将硝酸铜
、
硝酸锌
、
硝酸铬和络合剂柠檬酸溶于水中，形成混合溶液，柠檬酸和所有金属的摩尔比为
1:1
；
[0008](2)
按壳聚糖与柠檬酸的质量比为
1:2
，将壳聚糖加入到混合溶液中，然后在
60
±
10℃
下搅拌4～
6h
，再升温至
80
±
5℃
蒸发溶剂至透明凝胶状后干燥；
[0009](3)
将干燥后的产物在
350
～
550℃
下煅烧2～
5h
，得到颗粒状
Cu/ZnO
‑
Cr
催化剂
。
[0010]优选地，步骤
(2)
中，干燥温度为
80℃
，干燥时间为
12h。
[0011]优选地，步骤
(3)
中，升温速率为1～
5℃/min。
[0012]优选地，步骤
(3)
中，升温速度为
2℃/min
，煅烧温度为
450℃
，煅烧时间为
3h。
[0013]本专利技术还提供上述制备方法制得的
Cu/ZnO
‑
Cr
催化剂
。
[0014]进一步地，本专利技术提供上述
Cu/ZnO
‑
Cr
催化剂在催化
CO2加氢制甲醇中的应用
。
[0015]优选地，上述应用中，催化温度为
200℃
，催化压力为
3MPa
，空速为
3600mL
·
g
cat
‑1·
h
‑1。
[0016]本专利技术与现有技术相比较，具有以下优点：
[0017](1)
本专利技术通过壳聚糖辅助溶胶凝胶法制备
Cu/ZnO
‑
Cr
催化剂，壳聚糖中的游离氨基的邻位为羟基，具有螯合二价金属离子的作用，其作为可牺牲
C
源前驱体提供了较大的比表面积，从而暴露了更多的活性位点
。
制得的催化剂由金属颗粒组成，并且这些颗粒之间具有足够多的空隙，具有高比表面积，有利于
Cu
颗粒的分散增加了活性位点
。
[0018](2)
本专利技术的
Cu/ZnO
‑
Cr
催化剂，在煅烧后会生成
ZnCr2O4尖晶石，而生成的
ZnCr2O4尖晶石能够增加催化剂的中强碱性位点，进而增加催化剂表面上
CO2浓度，有利于催化性能的提升；
[0019](3)
本专利技术通过控制
Cr
助剂的含量，使
Cu/ZnO
‑
Cr
催化剂中
Cu
与
ZnCr2O4有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
铜基三元催化剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）按铜
、
锌
、
助剂硝酸铬的摩尔比为
70:30:3~10
，将硝酸铜
、
硝酸锌
、
硝酸铬和络合剂柠檬酸溶于水中，形成混合溶液，柠檬酸和所有金属的摩尔比为
1:1
；（2）按壳聚糖与柠檬酸的质量比为
1:2
，将壳聚糖加入到混合溶液中，然后在
60
±
10℃
下搅拌
4~6 h
，再升温至
80
±
5℃
蒸发溶剂至透明凝胶状后干燥；（3）将干燥后的产物在
350~550℃
下煅烧
2~5 h
，得到颗粒状
Cu/ZnO
‑
Cr
催化剂
。2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，干燥温度为
80℃
，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杰，徐杨洲，陈志成，叶雪，夏玉冬，崔文杰，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：