[发明专利]一种铜锌催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，尤其涉及一种铜锌催化剂的制备方法。

背景技术

随着全球人口的增加和人民生活水平的不断提高，人们对能源的需求日趋强劲，而传统的石油、天然气资源日渐匮乏，石油短缺已关系到国家的能源安全战略，所以寻求替代能源将成为未来世界经济发展的关键。甲醇是一种重要的有机化工原料和众多化工产品中间体，又是新型代能源，从国家经济发展、能源战略安全保障方面考虑，全面推广甲醇燃料条件已成熟。由于甲醇燃料以及甲醇下游化工产品的发展，有效地拓宽了甲醇的消费市场，从而大规模使用甲醇所面临的主要问题是降低生产成本。现有工业合成甲醇技术主要是以合成气为原料、采用ICI技术为基础的气相法，反应温度较高、单程转化率较低、以及大量未反应气体的再循环等不利因素，都导致甲醇的生产成本较高。因此，开发甲醇合成新途径具有重要的战略意义和可观的社会应用前景。

CO₂是温室气体，主要来源于化石燃料的燃烧排放，据统计，全世界每年CO₂排放量达185-242亿吨，而被利用的年消费量却不足1亿吨，这不仅造成了CO₂作为一种潜在化学碳源的严重浪费，而且加剧了地球温暖化倾向，严重地威胁着人类的生存环境。并且，石油资源的日益枯竭，使得CO₂的回收、固定、利用、再资源化、变废为宝的问题，成为目前世界各国特别是发达国家的普遍关注的问题。

CO₂催化加氢合成甲醇是CO₂的化学固定方法之一，是合理利用CO₂的有效途径，也成为甲醇合成的一个新研究方向，具有化工、能源、资源、环保等多重意义，受到国内外化学工作者的广泛关注。虽然国际上对CO₂加氢制甲醇技术相关报道较多，但该技术仍面临着一些技术瓶颈，其中，最重要的是高效催化剂的研发。CO₂分子的化学键能高，不易参与化学反应，因此，CO₂加氢制甲醇反应需要在高性能催化剂存在下才能顺利进行。现有技术中广泛采用的甲醇合成用催化剂Cu-ZnO-Al₂O₃在CO₂加氢制甲醇反应中催化性能不高，影响了甲醇的制备。因此，提高铜锌催化剂在CO₂加氢制甲醇反应中的催化活性，在化学工业上和环境领域均有优良的应用前景，也是解决温室效应的一个有效方式。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种用于二氧化碳加氢合成甲醇反应的铜锌催化剂的制备方法，操作简单，制备的铜锌催化剂催化活性较高。

有鉴于此，本发明提供了一种铜锌催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤A)将铜盐化合物、锌盐化合物和甲酸混合，研磨致其反应；

步骤B)将步骤A的产物在100-150℃下真空干燥8-15h；

步骤C)将步骤B的产物以1-5℃/min的升温速率升温至300℃-500℃，煅烧1-5h；

步骤D)将步骤C的产物降温至50℃以下，压片造粒，利用H₂在200-250℃还原8-15h，然后利用O₂室温钝化1-5h，得到铜锌催化剂。

优选的，所述铜盐化合物为三水硝酸铜，所述锌盐化合物为六水硝酸锌。

优选的，所述步骤A具体为：将铜盐化合物和锌盐化合物通过固相研磨的方式均匀混合，然后加入甲酸，研磨致其反应。

优选的，步骤B中，真空干燥的温度为120℃，真空干燥的时间为10h，真空干燥的真空度大于0.05MPa。

优选的，步骤C中，升温速率为3℃/min，煅烧时间为3h。

优选的，步骤C中，煅烧的设备为马福炉。

优选的，步骤D中，压片的压力为20MPa。

优选的，步骤D中，造粒得到粒径为20-40目的颗粒。

优选的，步骤D中，H₂的体积浓度为5％，还原的温度为220℃，还原的时间为10h。

优选的，O₂的体积浓度为1％，钝化的时间为3h。