【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种催化剂，尤其涉及一种催化剂及其制备方法和应用，属于催化剂。
技术介绍
1、n,n-二甲基甲酰胺是现代煤化工产业链中经济附加值较高的产品之一，既是一种用途很广的优良的溶剂，也是一种用途极广的化工原料。n,n-二甲基甲酰胺广泛应用于聚氨酯、电子、人造纤维、制药以及食品添加剂等行业。目前，工业上主要利用甲醇钠催化无水二甲胺和一氧化碳直接反应生产n,n-二甲基甲酰胺。但是该法在实际生产中，仍然有很多问题有待解决。例如，反应过程中甲醇钠很容易与原料中带来的杂质水、氧气、二氧化碳等生成甲酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠等结晶，并在装置的管道及接口处不断地积蓄，换热器(循环冷却器)及换热器与反应器间的连接管内经常被结晶物堵塞，2-3天就得清洗换热器一次，40天左右就得停止生产清洗反应系统一次。造成设备生产能力下降、物料流失、能耗增加，同时增大工人的劳动强度；清洗时产生的大量废水被排入环境，对周围环境造成很大的污染；反应物在蒸发器中，由于蒸发温度高，小部分n,n-二甲基甲酰胺转化为重组分，使产品收率下降，生产成本上升。此外，该方法的原料严重依赖于不可再生的煤炭资源，在n,n-二甲基甲酰胺的大规模生产中消耗量大，不利于可持续发展。因此，行业内一直在寻找n,n-二甲基甲酰胺合成的新方法和新催化剂。
2、二氧化碳既是影响环境的温室气体，也是取之不尽用之不竭、廉价、无毒以及可再生的碳一资源，通过化学转化的途径将二氧化碳转化为我们需要的化学品，不仅能缓解化学工业对化石资源的依赖，还能有效减少二氧化碳排放，有利于缓解温室效应带来的危害。
3、现阶段，尽管二氧化碳氢化合成n,n-二甲基甲酰胺取得一定进展，但在工业化应用方面还存在一些亟待解决的难题。例如，反应条件苛刻，已报道的反应体系需要引入超临界反应体系，对设备要求苛刻，不利于工业化应用；或者，反应体系中需要额外添加碱、溶剂、还原剂等，进一步增加成本。并且，已研究的报道的二氧化碳氢化合成n,n-二甲基甲酰胺的催化剂大都是均相催化体系，均相催化体系多涉及对空气和水十分敏感、价格昂贵的膦配体的使用，催化剂的造价高、合成复杂，使实际应用变得困难。总的来说，开发高效、经济、具有工业化应用前景的多相催化体系是二氧化碳氢化合成n,n-二甲基甲酰胺工业化的关键。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种催化剂，该催化剂组成简单，能够以二氧化碳为原料，低成本合成n,n-二甲基甲酰胺。
2、本专利技术还提供一种催化剂的制备方法，该方法能够制备得到上述催化剂。
3、本专利技术还提供一种n,n-二甲基甲酰胺的制备方法，该方法以二氧化碳为原料，能够在无溶剂的条件下，更为高效、经济的制备得到n,n-二甲基甲酰胺。
4、本专利技术提供一种催化剂，所述催化剂为m元素、铜元素和锌元素的复合氧化物，m元素选自ni、co、ga、zr、in、au、pd、pt中的至少一种；
5、其中，m元素的物质的量为m元素、铜元素和锌元素总物质量的0～5％，且铜元素和锌元素的摩尔比为3:2。
6、如上所述的催化剂，其中，所述催化剂通过包括如下过程的制备方法得到：在ph为6～8的条件下，使铜源溶液、锌源溶液、m源溶液以及沉淀剂溶液经共沉淀反应得到的沉淀体系经过老化处理后，得到催化剂前驱体；使所述催化剂前驱体于90～150℃干燥10～20h后，在250～450℃焙烧6～18h，得到所述催化剂。
7、本专利技术还提供一种上述任一项所述的催化剂的制备方法，包括以下步骤：
8、1)在ph为6～8的条件下，使铜源溶液、锌源溶液、m源溶液以及沉淀剂溶液经共沉淀反应得到的沉淀体系经过老化处理后，得到催化剂前驱体；
9、2)使所述催化剂前驱体于90～150℃干燥10～20h后，在250～450℃焙烧6～18h，得到所述催化剂。
10、如上所述的制备方法，其中，步骤1)包括：
11、在60～90℃、ph为6～8的条件下，向共沉淀反应器中通入铜源溶液、锌源溶液、m源溶液和沉淀剂溶液进行共沉淀反应，待体系不再产生沉淀后，老化1～6h，得到所述催化剂前驱体；所述沉淀剂溶液的摩尔浓度为铜源溶液、锌源溶液、m源溶液三者的摩尔浓度之和。
12、如上所述的制备方法，其中，步骤1)包括：
13、在60～90℃、ph为6～8的条件下，向共沉淀反应器中通入m源溶液和沉淀剂溶液进行共沉淀反应，待m源溶液消耗完全后，向体系中继续通入铜源溶液、锌源溶液和沉淀剂溶液，待体系不再产生沉淀后，老化1～6h，得到所述催化剂前驱体；所述沉淀剂溶液的摩尔浓度为铜源溶液、锌源溶液、m源溶液三者的摩尔浓度之和的110％。
14、如上所述的制备方法，其中，步骤1)包括：
15、在60～90℃、ph为6～8的条件下，向第一共沉淀反应器中通入m源溶液和第一沉淀剂溶液进行第一共沉淀反应，待体系不再产生沉淀后，老化1～6h，得到第一沉淀体系；所述第一沉淀剂溶液的摩尔浓度为m源溶液摩尔浓度的110％；
16、在60～90℃、ph为6～8的条件下，向第二共沉淀反应器中通入铜源溶液、锌源溶液和第二沉淀剂溶液进行第二共沉淀反应，待体系不再产生沉淀后，老化1～6h，得到第二沉淀体系；所述第二沉淀剂溶液的摩尔浓度为铜源溶液和锌源溶液二者的摩尔浓度之和的110％；
17、将所述第一沉淀体系和第二沉淀体系混合后，使混合体系老化1～6h，得到所述催化剂前驱体。
18、如上所述的制备方法，其中，所述铜源溶液、锌源溶液和m源溶液的摩尔浓度各自独立的为0.1～0.3mol/l。
19、如上所述的制备方法，其中，所述m源溶液中，m源为m元素的氯化盐、硝酸盐、乙酰丙盐中的至少一种；
20、和/或，所述铜源溶液中，铜源为硝酸铜、乙酸铜、硫酸铜、氯化铜中的至少一种；
21、和/或，所述锌源溶液中，锌源为硝酸锌、乙酸锌、硫酸锌、氯化锌中的至少一种；
22、和/或，所述沉淀剂溶液中，沉淀剂选自尿素、氨水、碳酸铵、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氧化钠或氢氧化钾中的至少一种。
23、本专利技术还提供一种n,n-二甲基甲酰胺的制备方法，其中，在上述任一项所述的催化剂、或者上述任一项所述的制备方法得到的催化剂的催化作用下，以二氧化碳、氢气和二甲胺类化合物为原料进行反应，得到所述n,n-二甲基甲酰胺。
24、如上所述的制备方法，其中，所述二氧化碳与氢气的摩尔比为0.5～2；
25、和/或，所述二甲胺类化合物的流量为0.01～0.5ml/min；
26、和/或，所述二氧化碳的压力为1～100大气压；
27、和/或，所述氢气的压力本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种催化剂，其特征在于，所述催化剂为M元素、铜元素和锌元素的复合氧化物，M元素选自Ni、Co、Ga、Zr、In、Au、Pd、Pt中的至少一种；
2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂通过包括如下过程的制备方法得到：在pH为6～8的条件下，使铜源溶液、锌源溶液、M源溶液以及沉淀剂溶液经共沉淀反应得到的沉淀体系经过老化处理后，得到催化剂前驱体；使所述催化剂前驱体于90～150℃干燥10～20h后，在250～450℃焙烧6～18h，得到所述催化剂。
3.一种权利要求1或2所述的催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤1)包括：
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤1)包括：
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤1)包括：
7.根据权利要求3-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述铜源溶液、锌源溶液和M源溶液的摩尔浓度各自独立的为0.1～0.3mol/L。
8.根据权利要求3-7任一项所述的制备方法，
9.一种N,N-二甲基甲酰胺的制备方法，其特征在于，在权利要求1-2任一项所述的催化剂、或者权利要求3-8任一项所述的制备方法得到的催化剂的催化作用下，以二氧化碳、氢气和二甲胺类化合物为原料进行反应，得到所述N,N-二甲基甲酰胺。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述二氧化碳与氢气的摩尔比为0.5～2；
...【技术特征摘要】
1.一种催化剂，其特征在于，所述催化剂为m元素、铜元素和锌元素的复合氧化物，m元素选自ni、co、ga、zr、in、au、pd、pt中的至少一种；
2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂通过包括如下过程的制备方法得到：在ph为6～8的条件下，使铜源溶液、锌源溶液、m源溶液以及沉淀剂溶液经共沉淀反应得到的沉淀体系经过老化处理后，得到催化剂前驱体；使所述催化剂前驱体于90～150℃干燥10～20h后，在250～450℃焙烧6～18h，得到所述催化剂。
3.一种权利要求1或2所述的催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤1)包括：
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤1)包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：沙峰，骆彩萍，刘艳军，熊超，贺鑫平，王煊，刘俊霞，刘子琛，
申请(专利权)人：华陆工程科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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