[发明专利]一种载体负载型氧化钒促进的Rh基催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种载体负载型氧化钒促进的Rh基催化剂及其制备方法和应用，以分子筛为载体，负载活性组分Rh，V为助剂，其中，Rh的质量百分含量为1％—5％。该催化剂制备时，采用共浸渍法，将载体浸置于氯化铑，偏钒酸铵的草酸水溶液中，干燥焙烧，得到催化剂。本发明催化剂适用于二氧化碳及一氧化碳加氢制乙醇反应，以Rh为活性组分，相比于传统Rh系催化剂具有乙醇选择性高，操作压力低的特点，同时以V为助剂相比于其它助剂促进的Rh系催化剂不仅大大提高了催化剂活性，乙醇选择性，同时也保持长时间稳定。

技术领域

本发明设计一种负载型催化剂及其制备方法和应用，具体来说，是涉及一种载体负载型氧化钒促进的Rh基催化剂及其制备方法和在二氧化碳加氢制乙醇中的应用。

背景技术

化石燃料的使用促进了工业化的发展，但是大气中CO₂的浓度达到空前水平；而大量排放二氧化碳造成的全球温室效应，给地球环境和人类发展带来了不可忽视的严重后果，如海平面上升，极端天气等，因此研究CO₂的减排与利用已经成为世界性关注的热点和急需解决的问题。《巴黎协定》的签订与碳税、碳交易等概念的提出，都说明低碳环保成为全球各国发展的潮流。目前，我国二氧化碳排放水平远高于国际水平，同时又处于经济转型和全面建设小康社会的关键时期，面临着越来越严峻的减排压力，发展CO₂高效利用与转化技术更是迫在眉睫。CO₂可以通过加氢反应生成甲醇、二甲醚、乙醇、烃类等杰出的燃料，便于储存和运输。其中，甲醇、C₂-C₄等高级醇既可以作为替代燃料或清洁汽油添加剂，又是制备医药、化妆品、聚酯等诸多精细化工品的重要原料，受到更多关注。

目前以合成气为原料气制乙醇已有大量报道，已报道的用于CO加氢合成乙醇的催化剂总体上可归为改性甲醇催化剂、改性费托(FT)催化剂、钼基催化剂和贵金属Rh基催化剂四大类。而关于CO₂加氢制乙醇类的报道还较少，主要是因为由CO₂加氢制乙醇难度相对较大，该反应为放热反应(△H_r^o＝-41.54kcal·mol^-1)反应温度过高影响反应平衡，温度过低不利于CO₂的活化，因此需将温度范围定在250℃-350℃，在300℃条件下，反应平衡转化率约为54％(由HSC计算)；为使反应尽可能向产物方向移动，该反应的压力一般不低于3MPa；由于CO₂化学性质稳定、活化困难且加氢产物种类多，分布广；因此如何设计高效催化剂进行动力学控制促进CO₂活化转化并调节产物选择性，从而能够高效地得到某类或某种产物(如C₂-C₄醇)是一个亟待解决的问题。

目前，普遍接受的CO₂加氢制乙醇反应路径是，首先CO₂经RWGS过程生成CO，CO部分解离加氢生成CH_x，CO嵌入加氢生成乙醇。其中，由于Rh对CO吸附的特殊性，介于解离吸附和分子吸附之间，使其具有优良的乙醇选择性。单独负载的Rh催化效果不佳，因此通过添加不同助剂来改进催化剂性能。但是，该催化剂均存在CO₂转化率低，C₂-C₄醇(含碳数大于甲醇)选择性低及稳定性差等问题。如何进一步改进催化剂，使其具有更强的CO₂活化能力和更高的总醇选择性，尤其高碳醇选择性和稳定性是CO₂加氢的研究重点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，要解决的是现有Rh基催化剂活性低，乙醇选择性差，操作压力大的技术问题，提供了一种载体负载型氧化钒促进的Rh基催化剂及其制备方法和应用，克服了贵金属催化加氢易失活和活性较低的问题，从而提高了乙醇收率。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现。