[发明专利]一种CuNi基催化剂的制备方法和应用

说明书

本发明提供一种CuNi基催化剂的制备方法和应用，所述制备方法包括：在回流装置内，将尿素或浓氨水或两者混合液与铜盐、镍盐以及载体或助剂搅拌均匀，通过蒸氨法得到金属沉淀物，再经过离心、洗涤、干燥、焙烧，还原即可得制备CuNi基催化剂。所述CuNi基催化剂中各组分的质量百分比为：CuO：30～50％，NiO：5～25％，载体或助剂：30～60％。本发明制备的CuNi基催化剂活性组分不流失，催化性能稳定，用于CO₂加氢和HN(CH₃)₂(DMA)反应合成DMF时DMF产率高，同时所需原料价格便宜易得，制备方法简单，容易操作，工艺成本低，重复率高，因此具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于无机化学领域，涉及一种催化剂的制备方法和应用，特别是涉及一种CuNi基催化剂的制备方法及其在CO₂加氢与二甲胺反应合成DMF中的应用。

背景技术

CO₂是自然界中大量存在的碳氧化合物，其储量丰富、易得、廉价、无毒、可再生，将其转化为有价值的化学品或燃料不仅可以缓解能源匮乏，还有望解决温室气体控制的问题。在CO₂的众多转化途径中，加氢反应占有重要地位，通过加氢反应可以制得甲酸、甲酸盐及衍生物、甲醇、二甲醚、一氧化碳和甲烷等多种燃料和化学品。

N,N－二甲基甲酰胺(DMF)，是一种无色、高沸点、吸湿性、鱼腥味的液体，是一种极性非质子、高介电量的有机溶剂、萃取剂和化工原料，在医药、聚氨酯合成和聚丙烯腈抽丝等生产过程中有着重要应用。DMF的生产方法有很多，主要有甲酸酯化两步法，甲醇脱氢两步法及二甲胺和CO一步法。甲酸酯化法是甲酸与甲醇进行酯化生成甲酸甲酯再与二甲胺气相反应生成DMF，该法工艺简单、设备费用低，但成本高，产品纯度低。甲醇脱氢法是与甲醇脱氢反应生成甲酸甲酯，再与二甲胺反应生成DMF，该法与老工艺相比生产成本价低很多。目前，在工业生产中，多以甲醇钠、KF/ZnO、Cu盐等为催化剂，通过CO与二甲胺一步法合成DMF，该法原料价格低廉，生产工艺先进，节省能源，产品纯度较高，但是CO有毒，不符合绿色化学的发展理念。

目前有望替代有毒的CO一步法的合成路线是在二甲胺存在下CO₂氢化，专利US4269998报道用Raney Ni、Raney Cu、Raney Co、copper chromite和负载的Pt、Pd、Rh、Ru、Os、Ir、Re做催化剂催化CO₂、H₂和相应的二烷基胺合成不同种类的二烷基甲酰胺，包括DMF，产率最高37％。1970年Haynes等使用均相催化剂Pd(CO₃)[P(C₆H₅)₃]₂由CO₂、H₂和二甲胺合成DMF。虽然现在对CO₂、H₂和二甲胺合成DMF的研究有所深入，但由于大部分用的是贵金属催化剂，很难应用到实际生产中去。Han等人最新研究表明Cu/ZnO催化剂是从CO₂、H₂和二甲胺合成DMF有效催化剂，DMF产率可达97％，但是由于催化剂稳定性等相关技术问题，该法尚在试验研究阶段。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种CuNi基催化剂的制备方法和应用，通过蒸氨法制备合成CuNi双功能合金催化剂，该法制备的催化剂活性组分不流失，性能稳定，制备方法简单，容易操作，工艺成本低，重复率高。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种CuNi基催化剂，所述催化剂中各组分的质量百分比为：CuO：30～50％；NiO：5～25％；载体或助剂：30～60％。