[发明专利]纳米铜基催化剂及其制备方法

说明书

一种纳米铜基催化剂及其制备方法，所述纳米铜基催化剂的制备方法包括以下步骤：(1)将铜源、硅源、模板剂和助剂溶解于溶剂中，得到前驱体混合液；(2)将步骤(1)得到的前驱体混合液与沉淀剂混合，搅拌后得到混合液；(3)将步骤(2)得到的混合液加热蒸发，固液分离后得到固体复合物；(4)将步骤(3)得到的固体复合物煅烧，然后还原活化，得到纳米铜基催化剂。本发明制备的纳米铜基催化剂在碳酸乙烯酯催化加氢联产甲醇与乙二醇的反应中具有良好的催化效率。同时催化剂在循环实验中具有优异的稳定性能。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，具体涉及一种纳米铜基催化剂及其制备方法。

背景技术

近年来，由二氧化碳导致的环境污染和温室效应日益严重，该问题引起了国内外众多科学研究工作者的重点关注。CO₂是含碳化合物的最终产物，是碳家族中最为廉价的化合物，又是自然界中存在的最丰富的碳资源。因此，研究和开发CO₂资源综合利用具有非常重要的经济价值和现实意义。

甲醇与乙二醇是化学工业中的两种重要产物。甲醇有“甲醇经济”之称，用途广泛，不仅是重要的有机化工原料、优质的清洁环保的液体燃料，而且是氢气储存和能量储存的良好载体，此外，甲醇也是一种良好溶剂。中国作为甲醇的消费大国，消费总量约占全球甲醇总量的45％。乙二醇作为一种重要的有机化工原料，在工业生产中应用广泛，其不仅以单体的形式广泛应用于生产聚酯树脂、醇酸树脂和聚酯纤维中，还是润滑剂、增塑剂、油漆、胶黏剂、表面活性剂等常见化学品的原材料。此外，乙二醇也可作为液体燃料应用于燃料电池领域。

因此，以可再生的CO₂资源进行加氢反应合成甲醇与乙二醇，对资源、能源环境和社会的可持续发展具有重要意义。但CO₂直接催化加氢合成甲醇因其热力学稳定性和动力学保护性而受到限制。而CO₂与环氧乙烷制备碳酸乙烯酯(EC)已实现工业化，并具有很高的反应活性和选择性。因此，以CO₂为原料，首先制备碳酸乙烯酯，然后将碳酸乙烯酯作为CO₂的载体，进一步与氢气在温和条件下反应生产甲醇同时联产乙二醇，实现利用CO₂高效间接联产甲醇与乙二醇的目的，具有很大应用潜力。

目前，有关碳酸乙烯酯加氢反应的催化剂报道主要集中在活性组分为铜的多相催化剂上，而铜基催化剂普遍存在稳定性差、易烧结等问题，因此开发具有抗高温烧结能力、高活性的铜基催化剂是碳酸乙烯酯加氢制醇技术的难点。

近年来以SiO₂为载体的负载型铜基催化剂在酯加氢制醇的稳定性研究与应用迅速发展。为了提高催化剂的稳定性，通常采用适当的助剂进行改性，所用的助剂大多是金属或金属、非金属元素氧化物。

在碳酸乙烯酯加氢制醇的催化体系研究中，目前催化剂加氢的性能得到了较大的改善，但仍然没有达到预期发展。由此可见适合工业应用的碳酸乙烯酯加氢催化剂首先要有能满足工业应用需要的稳定性，其次在高稳定的基础上具有高碳酸乙烯酯转化率、高乙二醇选择性和高甲醇选择性。

因此，需要开发催化效率更高、性能更优异的催化剂，以满足工业应用需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种纳米铜基催化剂及其制备方法，以便解决上述问题的至少之一。

本发明是通过如下技术方案实现的：

作为本发明的一个方面，提供一种纳米铜基催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将铜源、硅源、模板剂和助剂溶解于溶剂中，得到前驱体混合液；(2)将步骤(1)得到的前驱体混合液与沉淀剂混合，调节pH为7～12，搅拌后得到混合液；(3)将步骤(2)得到的混合液加热除氨，固液分离后得到固体复合物；(4)将步骤(3)得到的固体复合物在保护性气体中煅烧，然后在还原性气氛中还原活化，得到纳米铜基催化剂。