用于二氧化碳加氢制甲醇的类水滑石催化剂及其制备方法技术

一种用于二氧化碳加氢制甲醇的类水滑石催化剂及其制备方法，该方法包括如下步骤：

【技术实现步骤摘要】
用于二氧化碳加氢制甲醇的类水滑石催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及二氧化碳资源化利用
，尤其是一种用于二氧化碳加氢制甲醇的类水滑石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，因此控制二氧化碳排放成为应对全球气候变化中非常重要的一部分
。
利用基于可再生能源的绿色氢气与二氧化碳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]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，在二氧化碳加氢反应中生成大量的副产物一氧化碳
。
此外，二氧化碳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，如何提高二氧化碳加氢制甲醇催化剂的产物甲醇的选择性和使用寿命是铜基催化剂的关键
。

技术实现思路

[0004]为了解决上述的问题，本专利技术提供了一种用于二氧化碳加氢制甲醇的类水滑石催化剂及其制备方法，该方法得到的催化剂能够有效地提高二氧化碳加氢反应的活性，提高目标产物甲醇的选择性，提高铜基催化剂的寿命
。
[0005]本专利技术提供一种用于二氧化碳加氢制甲醇的类水滑石催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0006]S1
：将铈盐
、
锆盐及锌盐溶于水中形成第一活性金属混合溶液；制备含钠离子的沉淀剂溶液；以及，将铜盐
、
助剂和锌盐溶于水中形成第二活性金属混合溶液；
[0007]S2
：将所述第一活性金属混合溶液与所述沉淀剂溶液混合，形成第一沉淀液；
[0008]S3
：在所述第一沉淀液中，将所述第二活性金属混合溶液与所述沉淀剂溶液混合，以形成催化剂前体沉淀液；
[0009]S4
：对所述催化剂前体沉淀液进行老化，以获得催化剂前体浆料，并对该催化剂前体浆料进行干燥及焙烧处理，以获得催化剂
。
[0010]进一步地，在所述第一活性金属混合溶液内，所述铈盐为六水硝酸铈；所述锆盐为五水硝酸锆；所述锌盐为六水硝酸锌，其中，所述铈盐中的铈元素
、
所述锆盐中的锆元素及所述锌盐中的锌元素的摩尔比为：1‑
20:1
‑
20
：
7.5
‑
30。
第一活性金属混合溶液中铈元素
、
锆元素及锌元素的总摩尔浓度为
0.5
‑
2mol/L。
[0011]进一步地，在所述第二活性金属混合溶液内，所述铜盐为三水硝酸铜
。
所述助剂为六水硝酸钙
、
六水硝酸镁
、
硝酸锶
、
九水硝酸铝
、
六水硝酸镧及硝酸钡中的一种或多种；所述锌盐为六水硝酸锌，其中所述铜盐中的铜元素
、
所述助剂中的金属元素及所述锌盐中的锌
元素的摩尔比为：
45
‑
65:0
‑
10:0
‑
15。
所述第二活性金属混合溶液中铜元素
、
助剂中的金属元素及锌元素的总的摩尔浓度为
0.5
‑
2mol/L。
[0012]进一步地，所述沉淀剂由碳酸钠
、
氢氧化钠和
/
或九水偏硅酸钠溶于水中进行制备，在所述沉淀剂中，所述碳酸钠
、
所述氢氧化钠与所述的偏硅酸钠的摩尔比为1‑
3:1:0
‑
0.1
，在所述沉淀剂中钠离子的浓度为
0.5
‑
2mol/L。
[0013]进一步地，在所述第一活性金属混合溶液及所述第二活性金属混合溶液二者的总和中，其所述铜盐中的铜元素
、
所述锌盐中的锌元素
、
所述铈盐中的铈元素
、
所述锆盐中的锆元素及所述助剂中阳离子的摩尔比为：
45
‑
65:15
‑
30:1
‑
20:1
‑
20:0
‑
10。
[0014]进一步地，在所述第一活性金属混合溶液中，所述锌盐的锌元素与所述第一活性金属混合溶液及所述第二活性金属混合溶液中总的锌元素的摩尔比为：
(0.5
‑
1):1
；在所述第二活性金属混合溶液中，所述锌盐中的锌元素与所述第一活性金属混合溶液及所述第二活性金属混合溶液中总的锌元素的摩尔比为
(0
‑
0.5)
：
1。
[0015]进一步地，在
S2
步骤中，其具体包括如下步骤：
[0016]S21
：在反应釜中形成底液，该底液为水或者第一活性金属混合溶液；
[0017]S22
：在持续搅拌的情况下分别将所述第一活性金属混合溶液与所述沉淀剂溶液同时滴加至反应釜中
。
[0018]进一步地，在进行
S2
步骤及
S3
步骤中的混合时，通过控制所述沉淀剂的滴加速度，使得反应体系的
pH
在7‑
10
的范围内
。
[0019]进一步地，在
S4
步骤中，该方法还包括将得到的催化剂前体浆料进行过滤
、
洗涤，然后再进行干燥及焙烧，在进行焙烧后，该方法还包括对焙烧后的产物进行造粒，以及将造粒后得到的颗粒物与石墨进行混合，以进行压片
。
[0020]本专利技术还提供了一种用于二氧化碳加氢制甲醇的类水滑石催化剂，有上述的用于二氧化碳加氢制甲醇的类水滑石催化剂的制备方法制备而成，其中
Cu
：
Zn
：
Ce
：
Zr
：助剂的元素的摩尔比为
45
‑
65:15
‑
30:1
‑
20:1
‑
20
：0‑
10
，其中，所述助剂包括
Ca、Mg、Sr、Al、La、Ba、Si
中的一种或多种
。
[0021]综上所述，本专利技术采用通过调整制备方法和催化剂配方，提供了一种具有铜锌铈锆类水滑石结构的的新型铜基催化剂
。
在类水滑石结构中，金属阳离子的原子尺度均匀分布，使其还原后形成较普通催化剂更好的铜物种分散度和更丰富的
Cu
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于二氧化碳加氢制甲醇的类水滑石催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1
：将铈盐
、
锆盐及锌盐溶于水中形成第一活性金属混合溶液；制备含钠离子的沉淀剂溶液；以及，将铜盐
、
助剂和锌盐溶于水中形成第二活性金属混合溶液；
S2
：将所述第一活性金属混合溶液与所述沉淀剂溶液混合，形成第一沉淀液；
S3
：在所述第一沉淀液中，将所述第二活性金属混合溶液与所述沉淀剂溶液混合，以形成催化剂前体沉淀液；
S4
：对所述催化剂前体沉淀液进行老化，以获得催化剂前体浆料，并对该催化剂前体浆料进行干燥及焙烧处理，以获得催化剂
。2.
根据权利要求1所述的用于二氧化碳加氢制甲醇的类水滑石催化剂的制备方法，其特征在于：在所述第一活性金属混合溶液内，所述铈盐为六水硝酸铈；所述锆盐为五水硝酸锆；所述锌盐为六水硝酸锌，其中，所述铈盐中的铈元素
、
所述锆盐中的锆元素及所述锌盐中的锌元素的摩尔比为：1‑
20:1
‑
20
：
7.5
‑
30。
第一活性金属混合溶液中铈元素
、
锆元素及锌元素的总摩尔浓度为
0.5
‑
2mol/L。3.
根据权利要求2所述的用于二氧化碳加氢制甲醇的类水滑石催化剂的制备方法，其特征在于：在所述第二活性金属混合溶液内，所述铜盐为三水硝酸铜
。
所述助剂为六水硝酸钙
、
六水硝酸镁
、
硝酸锶
、
九水硝酸铝
、
六水硝酸镧及硝酸钡中的一种或多种；所述锌盐为六水硝酸锌，其中所述铜盐中的铜元素
、
所述助剂中的金属元素及所述锌盐中的锌元素的摩尔比为：
45
‑
65:0
‑
10:0
‑
15。
所述第二活性金属混合溶液中铜元素
、
助剂中的金属元素及锌元素的总的摩尔浓度为
0.5
‑
2mol/L。4.
根据权利要求3所述的用于二氧化碳加氢制甲醇的类水滑石催化剂的制备方法，其特征在于：所述沉淀剂由碳酸钠
、
氢氧化钠和
/
或九水偏硅酸钠溶于水中进行制备，在所述沉淀剂中，所述碳酸钠
、
所述氢氧化钠与所述的偏硅酸钠的摩尔比为1‑
3:1:0
‑
0.1
，在所述沉淀剂中钠离子的浓度为
0.5
‑
2mol/L。5.
根据权利要求4所述的用于二氧化碳加氢制甲醇的类水滑石催化剂的制备方法，其特征在于：在所述第一活性金属混合...

【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：