[发明专利]一种低温合成甲醇的方法

说明书

一种低温合成甲醇的方法，涉及甲醇的合成。在还原性气体气氛中对催化剂进行升温预处理，降温至室温后，再切换至二氧化碳和氢气的混合气氛中进行二氧化碳加氢制甲醇的反应。显示出优异的二氧化碳加氢制甲醇催化性能，条件温和，产物选择性高。在低温反应条件下，CO₂转化率可达15％以上，甲醇选择性达90％以上。所采用的的催化剂为硫化物或金属氧化物或其负载型催化剂，避免了反应过程烧结现象，提高了催化剂稳定性。采用还原性气氛预处理催化剂可使催化剂的活性位处在一定程度的不饱和配位环境中，从而具有较高的二氧化碳活化能力，并促进甲醇的选择性生成。所采用的催化剂制备过程简单且可控，易进行放大化制备。

技术领域

本发明涉及甲醇的合成，尤其是涉及使用还原性气氛处理后的催化剂进行二氧化碳加氢制甲醇的一种低温合成甲醇的方法。

背景技术

CO₂是全球变暖的罪魁祸首之一，作为一种极端的化学惰性物质，其在低温下很难被活化。甲醇被认为是CO₂加氢的理想产物，可作为储氢物质或化工原料。然而，经由CO₂加氢制甲醇受到多方面因素的限制：在高温下，CO₂加氢到甲醇的反应热力学上不利，且伴随着严重的逆水煤气变化(RWGS)副反应，导致大量的CO副产物的生产；在低温下，CO₂则难以被活化。长期以来，Cu基催化剂都被认为是一种有效的CO₂转化催化剂，尤其是Cu/ZnO/Al₂O₃更是被广泛研究(Katteletal.,Science2017,355,1296–1299；Behrensetal.,Science2012,336,893-897；Kuldetal.,Science2016,352,969-974)，但是Cu基催化剂的活性位、Cu的价态等如何影响催化性能仍存在较多争议。此外，Cu催化剂在使用过程中往往伴随着严重的烧结现象，导致催化剂失活。因此，研制非Cu基催化剂用于CO₂加氢高选择性制甲醇成为研究的热点。

近期的一些报道采用非Cu催化剂的CO₂加氢反应结果，如In₂O₃(Martinetal.,Angew.Chem.Int.Ed.2016,55,1–6)、ZnO-ZrO₂(Wangetal,ScienceAdvances2017,3:e1701290)等，在催化性能特别是催化剂稳定性方面有了一定程度的提高，但这些催化剂的高甲醇选择性只在高空速下获得。此外，反应温度受到限制，只在高温下(300度以上)具有催化活性。因此，如何在保证催化剂高选择性的同时，提高催化剂的活性，特别是在低温下实现CO₂高效加氢制甲醇，是目前研究存在的难点。

发明内容

本发明旨在提供使用还原性气氛处理后的催化剂进行二氧化碳加氢制甲醇的一种低温合成甲醇的方法。

本发明的具体步骤如下：

在还原性气体气氛中对催化剂进行升温预处理，降温至室温后，再切换至二氧化碳和氢气的混合气氛中进行二氧化碳加氢制甲醇的反应。