[发明专利]一种ZnO-ZrO2@ZSM-5核壳结构催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种ZnO‑ZrO₂@ZSM‑5核壳结构催化剂的制备方法，包括：ZnO‑ZrO₂粉末的制备：按原料摩尔配比n(TEOS)：n(NaAlO₂)：n(TPAOH)：n(H₂O)=40‑360：1：19：4015搅拌下，依次将NaAlO₂、TPAOH和TEOS加入到去离子水中，持续搅拌均匀，室温下搅拌老化3h形成溶胶体系，按核壳质量比ZnO‑ZrO₂:ZSM‑5为1:8‑8:1将ZnO‑ZrO₂粉末投入至该体系中继续搅拌均匀，于均相反应器170‑190℃水热反应36‑48h，冷却至室温、离心、去离子水洗涤、无水乙醇洗涤、120℃干燥12h、500‑600℃焙烧3h制得。本发明制得的催化剂在CO₂加氢经甲醇制低碳烯烃两步法工艺中能同时提高二氧化碳转化率和低碳烯烃选择性的ZnO‑ZrO₂@ZSM‑5核壳结构催化剂的制备方法。

技术领域

本发明属化工技术领域，具体涉及一种ZnO-ZrO₂@ZSM-5核壳结构催化剂的制备方法。

背景技术

锌锆 (ZnO-ZrO₂) 二组分催化剂是CO₂催化加氢合成甲醇工艺抗烧结稳定性和抗硫能力较强、且效果较好的一类金属氧化物催化剂。ZSM-5分子筛是由SiO₄和AlO₄四面体单元交错排列成三维交叉孔道结构的微孔硅铝分子筛，因其具有丰富可调B酸性质、较高比表面积及独特微孔产物择形功能等特点，被广泛用于甲醇催化裂化制低碳烯烃工艺（MTO）。据此，将金属氧化物和酸性分子筛进行耦合制备双功能核壳催化剂，并应用到CO₂加氢经甲醇制低碳烯烃工艺中，为CO₂加氢制低碳烯烃工艺新型结构催化剂设计开发开辟了一条新的路径。而现有复合催化剂活性组分为随机分布，且结构仅提供开放式反应环境，更为重要的是，以传统纳米铜粒子为活性组分的分布结构抗烧结稳定性极差，不能有效解决CO₂加氢经甲醇制低碳烯烃两步法工艺中CO₂加氢合成甲醇工艺和甲醇催化转化制低碳烯烃工艺要求不同反应生成和解离转化环境条件的矛盾问题，致使现有复合催化剂催化效果仍不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在CO₂加氢经甲醇制低碳烯烃两步法工艺中能同时提高二氧化碳转化率和低碳烯烃选择性的ZnO-ZrO₂@ZSM-5核壳结构催化剂的制备方法。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明的一种ZnO-ZrO₂@ZSM-5核壳结构催化剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）ZnO-ZrO₂的制备：按原料摩尔配比NH₄CO₃:Zr(NO₃)₄·5H₂O: Zn(NO₃)₂·6H₂O=2.2:1.0:0.2，搅拌下，以3ml/min的流速将1.0 mol·L^-1碳酸铵溶液加至锌锆混合溶液中形成沉淀，70℃下持续搅拌老化2h，冷却至室温，过滤，洗涤，110℃烘干4h，500℃焙烧3h，磨细制得200-400目的ZnO-ZrO₂粉末。