【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化剂领域，尤其涉及一种in2o3催化剂的制备方法及其应用。
技术介绍
1、20世纪以来，随着现代工业的急速发展和石油燃料的快速消耗，co2等温室气体引起的气候问题已严重威胁人类的安全与发展。据统计，自工业革命以来，人类活动已造成地球气温升高了至少1℃。若不控制碳排放，到本世纪中叶，地球温度将上升1.5～3℃，气候变化将成为人类的重要挑战。
2、co2不仅是典型的温室气体，更是重要的含碳资源，如何有效利用这些含碳资源成为学术研究以及工业生产的重要课题。co2加氢制甲醇反应不仅可以实现主要温室气体的消耗，还可以使其转化成可利用的高价值附加化学品，实现碳一资源的高效综合利用，具有重要的科学、环境和工业应用价值。co2加氢所合成甲醇，可作为溶剂或者燃料。另外，以甲醇作为原料生产的甲酸甲酯，生长促进剂，醋酸等等，在日用化工、制药、农药、染料、涂料等多个领域起着重要的作用。
3、in2o3是一种新兴的co2加氢合成甲醇催化剂，其甲醇合成性能通过电子性质调制、贵金属掺杂、或结构促进剂等策略不断提高。一般认为，部分还原in2o3表面的氧空位作为活性位点，有利于co2加氢生成甲醇。in2o3上的氧空位提供co2吸附位置，可以启动以h2coo*和h3co*为必需中间体的hcoo*介导的甲醇合成途径。因此氧空位，尤其是其浓度，直接决定in2o3合成甲醇的性能。氧空位浓度在in2o3上的变化直接影响甲醇合成性能：在反应条件下，氧空位浓度过高或过低均不适合甲醇合成。适度的氧空位密度是通过抑制不良的逆水气变换(co2
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种in2o3催化剂的制备方法及其应用，本专利技术通过连续碳化氧化的策略，首创性地提出通过催化剂前驱体中碳质组分氧化对晶格氧的拔除作用，实现对in2o3中氧空位浓度的快速、精准调控，在催化剂快速制备的同时实现了优异的催化活性和稳定性。
2、本专利技术提供了一种in2o3催化剂的制备方法，采用连续碳化氧化过程制备in2o3催化剂。
3、优选的，制备过程具体包括：
4、s1、以含铟前驱体作为铟源，含碳前驱体作为碳源，将两者溶解于溶剂中，得到混合溶液；
5、s2、将所述混合溶液置于聚四氟乙烯内衬反应釜中在一定温度下进行反应，得到反应沉淀物；
6、s3、将所述反应沉淀物进行干燥，得到干燥料；
7、s4、将所述干燥料依次进行高温碳化和高温氧化，得到催化剂粗品；
8、s5、对所述催化剂粗品进行压制、破碎和筛分后，得到一定颗粒尺寸的in2o3催化剂。
9、优选的，步骤s1中，所述含铟前驱体为in(no3)3·xh2o；所述含碳前驱体为对苯二甲酸；所述溶剂为水或n,n-二甲基甲酰胺，更优选为n,n-二甲基甲酰胺。
10、优选的，步骤s1中，所述含铟前驱体与含碳前驱体的质量比为2.04：1。
11、优选的，步骤s2中，所述反应的温度为100℃；所述反应的时间为24h。
12、优选的，步骤s3中，所述干燥的温度为80℃；所述干燥的时间为12h。
13、优选的，步骤s4中，所述高温碳化在ar氛围中进行；所述高温碳化的温度为500℃；所述高温碳化的时间为2h；所述高温碳化的升温速率为5℃/min。
14、优选的，步骤s4中，所述高温氧化在空气氛围中进行；所述高温氧化的温度为350～700℃，更具体可为350℃、400℃、500℃、600℃、700℃；所述高温氧化的时间为2h；所述高温氧化的升温速率为5℃/min。
15、优选的，步骤s5中，所述压制的压力为8mpa；所述in2o3催化剂的颗粒尺寸为20～40目。
16、本专利技术提供了一种co2催化加氢制甲醇的方法，所述co2催化加氢制甲醇过程中所采用的催化剂为上述技术方案所述制备方法制得的in2o3催化剂。
17、优选的，所述co2催化加氢制甲醇的具体过程包括：
18、将催化剂和石英砂混合后装入到固定床反应器的催化剂床层中，随后在一定温度和压力条件下向反应器中通入co2和h2的混合气进行反应，得到甲醇。
19、优选的，所述固定床反应器的内径优选为8mm。
20、优选的，所述催化剂和石英砂的质量比优选为0.5:1。
21、优选的，所述co2和h2的摩尔比优选为1:3。
22、优选的，所述反应的温度为330℃；所述反应的压力为3mpa。
23、优选的，所述反应的气体时空速(ghsv)为12000l kgcat-1h-1。
24、与现有技术相比，本专利技术提供了一种in2o3催化剂的制备方法及其应用。本专利技术提供的制备方法采用连续碳化氧化过程制备in2o3催化剂，更具体来说，该制备方法首先将铟源、碳源和溶剂混合，再经水热合成方法制备铟基金属有机骨架材料，随后经过连续碳化和氧化(sequential of carbonization and oxidation，sco)处理以及后处理，制得用于co2加氢制甲醇的in2o3催化剂。在sco处理过程中，碳化可确保铟基金属有机骨架材料中有机物转化为碳质组分，而在随后的氧化处理过程中，碳质组分的消耗可拔除in2o3中的晶格氧，以确保氧空位的形成。更重要的是，可以通过改变氧化处理温度，即晶格氧的消耗速度，实现对in2o3中氧空位浓度的轻松、精准调控。催化加氢制甲醇的实验结果表明：在330℃、3mpa、12000l-1kgcat-1h-1反应条件下，sco法制备in2o3催化剂的甲醇选择性为72.3％，co2转化率为9.9％。多种原位表征证明：氧空位浓度调节sco策略可以通过强化hcoo*中间体介导的co2加氢反应路线，提升甲醇合成性能。本专利技术提供了一种新的催化剂设计策略，具有制备工艺简单、快速、普适性等优点，拓宽了co2加氢制甲醇in2o3催化剂的制备和性能调控方法。
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1.一种In2O3催化剂的制备方法，其特征在于，采用连续碳化氧化过程制备In2O3催化剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备过程具体包括：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述含铟前驱体为In(NO3)3·xH2O；所述含碳前驱体为对苯二甲酸；所述溶剂为水或N,N-二甲基甲酰胺。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述含铟前驱体与含碳前驱体的质量比为2.04：1。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述反应的温度为100℃；所述反应的时间为24h。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述干燥的温度为80℃；所述干燥的时间为12h。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述高温碳化在Ar氛围中进行；所述高温碳化的温度为500℃；所述高温碳化的时间为2h；所述高温碳化的升温速率为5℃/min。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述高温氧化在
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S5中，所述压制的压力为8MPa；所述In2O3催化剂的颗粒尺寸为20～40目。
10.一种CO2催化加氢制甲醇的方法，其特征在于，所述CO2催化加氢制甲醇过程中所采用的催化剂为权利要求1～9任一项所述制备方法制得的In2O3催化剂。
...【技术特征摘要】
1.一种in2o3催化剂的制备方法，其特征在于，采用连续碳化氧化过程制备in2o3催化剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备过程具体包括：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述含铟前驱体为in(no3)3·xh2o；所述含碳前驱体为对苯二甲酸；所述溶剂为水或n,n-二甲基甲酰胺。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述含铟前驱体与含碳前驱体的质量比为2.04：1。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述反应的温度为100℃；所述反应的时间为24h。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述干燥的温度为80℃；所述干燥的时间为12h。...
【专利技术属性】
技术研发人员：王阳，刘强，吴明铂，路文学，李涛，王文行，潘玉峰，蒋磊，霍凯旋，陈瑞华，王诗桥，
申请(专利权)人：兖矿水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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