一种用于制造技术

本发明专利技术公开了一种用于

【技术实现步骤摘要】
一种用于CO2加氢制备甲醇的催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及化工催化领域，特别涉及一种用于
CO2加氢制备甲醇的催化剂及其制备方法
。

技术介绍

[0002]近些年来，随着工业化的快速发展，煤
、
石油和天然气等化石能源的需求也不断增加
。
然而，化石能源在给工业带来巨大发展的同时，大气中的
CO2
浓度逐渐升高，使自然界中的碳循环失去平衡，从而造成全球气候变暖，“温室效应”加剧等环境问题
。
在这一环境问题的背景下，世界各国积极提出政策以减少
CO2
排放
。
目前，减少
CO2
排放的策略是将二氧化碳通过物理或化学的技术进行捕集，然后进行封存及或经化学方法转化为其他化工品进行转化利用，这样有利于缓解二氧化碳排放的压力，减少温室效应带来的环境影响
。
[0003]甲醇
(CH3OH)
是一种重要的有机化工原料和优质燃料，从化学品到燃油替代品，广泛用于化工生产中，近些年，甲醇下游产业链在我国甲醇工业发展中呈现明显的上升趋势，具有良好的发展前景
。
对于二氧化碳加氢制备甲醇的催化剂主要分为三类：以
Cu
作为主要活性组分的
Cu
基催化剂；
Au、Pt
等贵金属进行负载的贵金属催化剂；以及其他金属
、
金属碳化物
、
金属合金等构成的催化剂
。<br/>在已报道的众多催化剂中，
Cu
基催化剂是公认的
CO2
加氢制甲醇主流催化剂，例如
Cu/ZnO/Al、Cr、Ga、Zr、Y2O3、Al2O3
等催化剂，但其仍存在选择性低
、
稳定性差
、
耐热性弱以及易烧结等问题，在应用于工业生产中，铜基催化剂对反应工况条件较为敏感，当温度和压力发生小范围变化时，将对产物分布产生较大影响
。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一
。
为此，本专利技术提出一种用于
CO2
加氢制备甲醇的催化剂及其制备方法，能够优化
Cu
基催化剂还原
CO2制甲醇的各项催化性能
。
[0005]本专利技术还提出一种用于
CO2加氢制备甲醇的催化剂
。
[0006]根据本专利技术的第一方面实施例的一种用于
CO2加氢制备甲醇的催化剂及其制备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1：将
Cu(NO3)2·
3H2O、Zn(NO3)2.6H2O、Mn(NO3)2溶于离子水，配制金属硝酸盐混合溶液，并使其全部溶解混合；
[0008]步骤2：配制碱性溶液；
[0009]步骤3：将步骤1中配制得到的金属硝酸盐混合溶液，和步骤2中配制得到的碱性溶液滴加入含有去离子水的反应容器中，并在滴定过程中进行持续恒温加热；
[0010]步骤4：对步骤3中的混合溶液进行
pH
值调节，使该混合溶液的
pH
值稳定在
8.5
‑
9.5
之间，并持续加热搅拌；
[0011]步骤5：停止加热，并将步骤4得到的混合溶液进行静置老化，得到固体沉淀；
[0012]步骤6：对步骤5得到的的固体沉淀进行多次洗涤，使其
pH
为中性；
[0013]步骤7：对步骤6得到的固体沉淀进行烘干，得到催化剂前驱体；
[0014]步骤8：对步骤7得到的催化剂前驱体进行研磨，并升温加热，进行焙烧，得到
Cu
‑
ZnO
‑
MnO
X
催化剂母体
。
[0015]根据本专利技术实施例的一种用于
CO2加氢制备甲醇的催化剂及其制备方法，至少具有如下有益效果：
[0016]1.
通过调控催化剂中
Cu/Zn/Mn
的摩尔比，达到优化
Cu
基催化剂还原
CO2
制甲醇的各项催化性能；
[0017]2.
促进了锌孔雀石晶体的形成，抑制了催化剂中
CuO、ZnO
的团聚与金属
CuO
颗粒的生长，较小的
CuO
晶粒增加了导致
Cu0中的活性位点，从而促进了催化反应过程中甲醇的形成
。
[0018]根据本专利技术的一些实施例，上述的步骤1和步骤2之间的顺序可互换，或同时进行
。
[0019]根据本专利技术的一些实施例，所述步骤1中所配制的硝酸盐溶液的物质的量浓度为
0.8mo l/L
，步骤2中所配制的碱性溶液的物质的量浓度为
1mo l/L。
[0020]根据本专利技术的一些实施例，所述步骤3中，需要在
70℃
水浴恒温搅拌条件下，把步骤1配制好的金属硝酸盐混合溶液，以及步骤2中配制得到的碱性溶液滴加入含有
50mL
去离子水的反应容器中
。
[0021]根据本专利技术的一些实施例，所述步骤4中，在该混合溶液的
pH
值稳定后持续加热搅拌2小时
。
[0022]根据本专利技术的一些实施例，所述步骤5中，将步骤4得到的混合溶液进行静置老化6小时，得到固体沉淀
。
[0023]根据本专利技术的一些实施例，所述步骤7中，将步骤6中得到的固体沉淀放置于
110℃
的环境中干燥8小时，并在步骤8中以
5K/min
的升温速率加热至
600℃
，并对步骤7中的催化剂前驱体进行焙烧5小时
。
[0024]根据本专利技术的一些实施，还包括步骤9：将步骤8中配制得到的
Cu
‑
ZnO
‑
MnO
X
催化剂母体进行压片和筛分，得到
Cu
‑
ZnO
‑
MnO
X
催化剂成品
。
[0025]根据本专利技术的第二方面实施例的一种用于
CO2
加氢制备甲醇的催化剂，由第一方面实施例所述的制备方法制成
。
[0026]根据本专利技术实施例的一种用于
CO2
加氢制备甲醇的催化剂，至少具有如下有益效果：
[0027]1.
通过调控催化剂中
Cu/Zn/Mn
的摩尔比，达到优化
Cu
基催化剂还原
CO2制甲醇的各项催化性能；
[0028]2.
促进了锌孔雀石晶体的形成，抑制了催化剂中
CuO、ZnO
的团聚与金属
CuO
颗粒的生长，较小的...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于
CO2加氢制备甲醇的催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将
Cu(NO3)2·
3H2O、Zn(NO3)2.6H2O、Mn(NO3)2溶于离子水，配制金属硝酸盐混合溶液，并使其全部溶解混合；步骤2：配制碱性溶液；步骤3：将步骤1中配制得到的金属硝酸盐混合溶液，和步骤2中配制得到的碱性溶液滴加入含有去离子水的反应容器中，并在滴定过程中进行持续恒温加热；步骤4：对步骤3中的混合溶液进行
pH
值调节，使该混合溶液的
pH
值稳定在
8.5
‑
9.5
之间，并持续加热搅拌；步骤5：停止加热，并将步骤4得到的混合溶液进行静置老化，得到固体沉淀；步骤6：对步骤5得到的的固体沉淀进行多次洗涤，使其
pH
为中性；步骤7：对步骤6得到的固体沉淀进行烘干，得到催化剂前驱体；步骤8：对步骤7得到的催化剂前驱体进行研磨，并升温加热，进行焙烧，得到
Cu
‑
ZnO
‑
MnO
X
催化剂母体
。2.
根据权利要求1所述的一种用于
CO2加氢制备甲醇的催化剂的制备方法，其特征在于，上述的步骤1和步骤2之间的顺序可互换，或同时进行
。3.
根据权利要求1所述的一种用于
CO2加氢制备甲醇的催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中所配制的硝酸盐溶液的物质的量浓度为
0.8mol/L
，步骤2中所配制的碱性溶液的物质的量浓度为
1mol/L。4.
根据权利要求1所述的一种用于
CO2加氢制备甲醇的催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，需要在
70℃
水浴恒温搅拌条件下，把步骤1配制好的金属硝酸盐混合溶液，以及步骤2中配制得到的碱性溶液滴加入含有
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭庆杰，郭拓，王安隆，
申请(专利权)人：江门双碳实验室，
类型：发明
国别省市：