[发明专利]铟基催化剂和预催化剂

说明书

本公开的实施方式描述了包括氧化铟、氢氧化铟、羟基氧化铟、活性氧化物和耐高温氧化物中的一种或多种的预催化剂。本公开的实施方式还描述了基于浸渍、沉淀或共沉淀、球磨和金属‑有机骨架(MOF)介导的合成中的一种或多种来制备预催化剂的方法。本公开的实施方式进一步描述了活化预催化剂以及使用由预催化剂获得的催化剂合成甲醇和烯烃中的一种或多种的方法。

背景技术

将二氧化碳加氢成有价值的原料具有双重的积极作用：i)减少排放到大气中的CO₂量；以及ii)从大量可利用的C1结构单元中生产精细化学品。甲醇是目前高度重要和高需求的化学品。传统上，甲醇是使用基准Cu-ZnO-Al₂O₃催化剂以及CO₂、CO和H₂混合物合成的。当使用相同催化剂来直接使CO₂加氢时，会导致严重的失活和对甲醇的低选择性。

发明内容

通常，本公开的实施方式描述了预催化剂和催化剂，制备该预催化剂和催化剂的方法，使用该催化剂的方法等。

因此，本公开的实施方式描述了包括氧化铟、氢氧化铟、羟基氧化铟(indiumoxyhydroxide)、活性氧化物和耐高温氧化物中的一种或多种的预催化剂。在实施方式中，该预催化剂可包括与活性氧化物和耐高温氧化物中的一种或多种混合的氧化铟、氢氧化铟和羟基氧化铟中的一种或多种。

本公开的实施方式描述了预催化剂，该预催化剂包括载体以及在载体的表面上的氧化铟、氢氧化铟和羟基氧化铟中的一种或多种，所述载体包括活性氧化物和耐高温氧化物中的一种或多种。

本公开的实施方式描述了制备预催化剂的方法，该方法包括使铟前体溶液与包括活性氧化物的承载体接触；在第一选定温度下加热以去除合适量的溶剂；以及在第二选定温度下煅烧以形成预催化剂，其中所述预催化剂包括与活性氧化物混合的氧化铟、氢氧化铟和羟基氧化铟中的一种或多种。

本公开的实施方式描述了制备预催化剂的方法，该方法包括在球磨机中使铟盐与活性氧化物和耐高温氧化物中的一种或多种接触足以形成预催化剂，其中所述预催化剂包括与活性氧化物和耐高温氧化物中的一种或多种混合的氧化铟、氢氧化铟和羟基氧化铟中的一种或多种。

本公开的实施方式描述了制备预催化剂的方法，该方法包括使前体溶液与溶剂接触，其中所述前体溶液包括铟前体和第二前体；以及在选定温度和pH下加热以形成预催化剂，其中所述预催化剂包括与活性氧化物纳米颗粒混合的氧化铟、氢氧化铟和羟基氧化铟中的一种或多种。

本公开的实施方式描述了制备预催化剂的方法，该方法包括使活性金属基MOF与二氧化硅源和铟前体溶液中的一种或多种接触；在第一温度下热分解MOF；以及在第二温度下煅烧以形成预催化剂，其中所述预催化剂包括与活性氧化物纳米颗粒混合的氧化铟、氢氧化铟和羟基氧化铟中的一种或多种。碳源(即碳酸盐/酯)也可以存在于预催化剂中。在实施方式中，该方法可以包括使铟前体与热解的钴基金属有机骨架(MOF)或MOF/二氧化硅或MOF/氧化锆或MOF/氧化铝复合物接触；在升高的温度下煅烧以形成负载在氧化钴纳米颗粒上的氧化铟。

本公开的实施方式描述了如何可以在还原性气氛(在Ar、N₂、CO中的H₂/CO₂混合物、烷烃、烯烃、稀释的H₂)中，在范围从150-400℃的升高的温度下处理本公开的预催化剂以制备催化剂。可以在反应期间或反应之前提供所述还原性气氛。在优选的实施方式中，该还原处理在处理气体中存在碳源(例如，CO₂、碳氢化合物、碳等)的情况下或在预催化剂的组合物中存在碳的情况下进行。

本公开的实施方式描述了形成催化剂的方法，该方法包括在反应条件下或反应之前使预催化剂经受还原处理，其中所述预催化剂包括与活性氧化物纳米颗粒混合的氧化铟、氢氧化铟和羟基氧化铟中的一种或多种。