[发明专利]一种二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂

说明书

本发明涉及一种二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂，主要解决现有技术中二氧化碳加氢制甲醇催化剂活性、选择性不高的问题。本发明将二硫化钼作为二氧化碳加氢合成甲醇催化剂的主要成分，这种二氧化碳加氢制甲醇催化剂具有价格低廉、操作简便、二氧化碳转化率高、产物中甲醇选择性高、稳定性好等特点。

技术领域

本发明涉及一种二硫化钼催化剂以及其在二氧化碳加氢合成甲醇中的应用，属于能源化学领域。

背景技术

CO₂作为一种温室气体，随着科学技术以及工业的发达，其排放量越来越大，导致温室效应越来越严重，对环境的影响越来越大。因此，减少CO₂的排放和利用有效的材料来捕获转化CO₂是至关重要的。世界各国政府都通过增加投资，来尝试解决CO₂问题，主要在于两个方面：从源头上减少CO₂的排放；捕获并转化CO₂为有较高附加值的工业产物。而利用催化过程将CO₂转化为一些碳氢化合物或碳氢氧化合物，可以在降低大气CO₂含量，缓解温室效应的同时产生燃料从而有望解决能源问题，是目前的研究热点。其中甲醇是非常重要的化工原料，可以进一步转化为烯烃等一系列高附加值的化工产品。因此，经由二氧化碳加氢制得甲醇得到了人们的广泛关注。

尽管目前有许多催化剂已经被用于CO₂加氢制甲醇的过程中，常见的CO₂加氢催化剂主要有Cu基催化剂、Pd基催化剂、以及一些近期报道的新型催化剂，其中Cu基催化剂主要以Cu/ZnO/Al₂O₃(Kattel et al.,Science 355,1296–1299(2017))，Cu/ZrO₂(Larmier etal.,Angew.Chem.129,2358–2363(2017))等为代表，但是这类催化剂在反应气氛中易受到水的影响而烧结失活；Pd基催化剂如Pd/ZnO(Liao et al.,Green Chem.19,270–280(2017))，Pd/In₂O₃(Rui et al.,Applied Catalysis B:Environmental.218,488-497(2017))等，由于金属Pd价格昂贵，难以用于工业过程。而二硫化钼由于其优异的抗硫特性以及廉价易得的特点已被广泛应用于加氢脱硫(HDS)过程中，但是二硫化钼基催化剂用于催化二氧化碳加氢制甲醇实际体系的过程从未被报道过。因此，开发二硫化钼基催化剂用于二氧化碳加氢过程中具有非常重要的意义。

发明内容

本发明首次将二硫化钼催化剂用于二氧化碳加氢合成甲醇的过程中，名为一种二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂。其中，二硫化钼的制备过程中，钼源和硫源可以调变，合成温度和气氛可以调变。二硫化钼作为二氧化碳加氢合成甲醇催化剂具有价格相对低廉、二氧化碳转化率高、产物中甲醇选择性高、催化剂稳定性好等特点，在二氧化碳加氢工业上具有广阔应用前景。

本发明一方面提供一种二硫化钼催化剂在二氧化碳加氢合成甲醇中的应用，所述二硫化钼催化剂为其负载或非负载型中的至少一种，所述负载的载体为分子筛、碳材料、二氧化硅、二氧化钛、碳化硅、二氧化锆的一种或多种；所述的应用为在一定的二氧化碳和氢气的混合气氛、压力、温度下催化二氧化碳加氢制甲醇的反应，二氧化碳加氢反应压力为1-100bar，反应温度为60-300℃，H₂与CO₂的体积比为1:9-9:1，反应气体空速为100-100000mLh^-1g^-1。

本发明另一方面提供了一种二硫化钼催化剂的制备方法，具体包括如下部分：

(1)将钼源与硫源混合后，或与载体混合后溶于水中，在惰性气体的保护下密封于高压反应釜中于加热装置中程序升温至180-800℃保持1-15小时得到产物；