[发明专利]一种用于二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂制备方法

说明书

本发明公开了一种用于二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂制备方法，包括以下步骤:将等体积的Zn(NO₃)₂溶液与Zr(NO₃)₂溶液混合，通过(NH₃)₂CO₂调节PH为8，将混合溶液剧烈搅拌，冷却后过滤，清洗，干燥，在静态空气下煅烧成粉末；将煅烧所得粉末掺杂在与之前所取Zn(NO₃)₂溶液等体积的三甲基环戊烷溶液中，并剧烈搅拌，冷却后过滤，清洗，干燥，得到三甲基环戊基锌锆；将氧化还原石墨烯载体放入原子层沉积技术装置中，在装置中加热三甲基环戊基锌锆，依次用三甲基环戊基锌锆进行脉冲，氮气清扫，氧气脉冲，获得ZnZr/GO双原子团催化剂。本方法极大地提高了CO₂的转化率以及甲醇的选择性，并增强了催化剂的稳定性。

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种用于二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂制备方法。

背景技术

伴随着科技的发展，化石能源的使用也日益增多，在探索新能源的同时，由化石能源燃烧所排放的二氧化碳量仍在不断积累，由二氧化碳所带来的全球变暖，进而引起的全球气候变化，使越来越多的人意识到其所带来的威胁。由于新能源的开发利用仍处于低级阶段，对化石能源的开采与使用仍占据较大比例，减少二氧化碳排放量在短期内无法实现，因此碳资源循环利用技术的开发就显得更加重要。通过ZnZr/氧化还原石墨烯双原子团催化剂催化加氢将二氧化碳转化为甲醇是最高效、最具选择性的方法之一。甲醇可以进一步加工成甲醚、乙烯、丙烯、汽油和目前从石油或天然气获得的其他产品，甲醇和它的衍生物燃烧后释放的二氧化碳可以回收利用，实现碳资源的循环利用。

高效且高选择性的催化剂的使用对于二氧化碳加氢合成甲醇具有重要意义。现今高效催化剂大多数停留在纳米晶体层面，而活性位点却为单一金属原子，在整体负载中活性位点的利用率较低，造成资源浪费。部分单原子催化剂，选择性较弱且功能不全，稳定性差。采用ZnZr/氧化还原石墨烯双原子团的形式，既能提高活性位点的利用率，又能充分发挥双金属原子的各自特性，进而协同作用表现出较强的催化性能，同时负载于含有氧位点的氧化还原石墨烯载体上增强了催化剂的稳定性，并且依托于氧化还原石墨烯自身较大的比表面积以及对H₂/CO₂吸附能力增强选择性。

ZnZr/氧化还原石墨烯双原子团的分散性能与氧化还原石墨烯载体表面的氧物种紧密相关，同时考虑到实现双金属的协同作用，如何实现既能稳定地负载在氧化还原石墨烯载体上又能实现双金属原子临近发生协同作用尤为重要。公开号为CN102145287A的专利介绍了利用氧化铜、氧化锌、二氧化锆和二氧化钛组成的催化剂用于二氧化碳加氢合成甲醇，但目前二氧化碳加氢直接合成甲醇的催化主要存在的问题时二氧化碳转化率偏低，活性位点利用率低，甲醇的选择性不高。公开号为CN107185543A的专利申请介绍了利用氧化锌为载体合成的铜基催化剂用于二氧化碳加氢合成甲醇呈现出很高的催化活性和甲醇选择性。相对而言，降低活性位点粒径，增大活性位点暴露面积，制备高效的催化剂，可降低催化剂成本，更利于工业化产生中使用。文献报道(Science Advances,2017,3(10),e1701290)ZnO-ZrO2双金属固溶体氧化物催化剂在二氧化碳加氢合成甲醇中呈现出较高的催化活性和选择性。但原子级Zn/Zr催化剂用于二氧化碳合成甲醇还未见有相关报道。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种用于二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂制备方法，本方法既能提高活性位点的利用率，又能充分发挥双金属原子的各自特性。同时构建形成的双金属原子通过协同作用表现出较强的催化性能，增强了催化剂的稳定性，增强了对甲醇的选择性。

本发明解决技术问题所采用的技术方案为：

本发明的一种用于二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂制备方法，包括以下步骤：