[发明专利]一种用于二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种用于二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂及其制备方法，所述催化剂由贵金属Pd搭载Cu‑ZrO2催化剂得到，制备方法为：先利用溶胶‑凝胶法制备出Cu/ZrO2催化剂，然后通过浸渍法将贵金属Pd负载到Cu/ZrO2催化剂制备出双活性组分Pd‑Cu/ZrO2催化剂。本发明得到的催化剂具有比表面积大、催化活性高、二氧化碳转化率高、甲醇选择性高等优点，制备方法简单、快速高效。

技术领域

本发明属于化工催化技术领域，具体涉及一种用于二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂及其制备方法。

背景技术

近年来，随着经济发展的快速增长，化石燃料的快速消耗，二氧化碳排放量也越来越大，其引起的“温室效应”以及气候的变化，对人类和自然的环境造成严重的威胁，损害了社会经济的良性发展，引起了国内外学者的特别关注，因此如何减少CO₂排放以及实现对其资源化的利用，成为当前科研工作者需要解决的难点之一。近年来，针对二氧化碳的减排、回收与活化利用，各国一直不懈的寻求有效的方法和途径，并取得了一些突破。将CO₂加氢转化成甲醇、甲烷及二甲醚等有机物，都是当前减少二氧化碳有效合理的途径，并且取得了一定的效果。

甲醇作为一种理想的清洁燃料被用作汽油的替代燃料，燃烧时产生二氧化碳和水蒸气，并且几乎没有形成烟雾的固体颗粒产生，所排放的有害气体较少。甲醇是一种非常重要的有机原料，作为合成原料还可以生产甲烷氯化物、对苯二甲酸二甲酸、丙烯酸甲酯等有机化学品；通过甲醇的碳基化还可以生产甲酸和醋酸等有机合成中间体，它们是制造燃料、炸药、农药等主要的原料。

二氧化碳减排和资源化利用关系到人类的可持续发展，而二氧化碳加氢制甲醇被认为是最具有研究前景的利用方式之一。目前，用于该反应体系的催化剂主要为铜基催化剂，然而铜基催化剂存在活性低、选择性差、易烧结等缺点，由于二氧化碳加氢合成甲醇反应的热力学因素限制，目前二氧化碳的转化率很难突破20%，研究工作者往往从催化剂的组成来改进催化剂的活性，负载少量的贵金属形成合金催化剂，来提高催化活性和选择性。但是目前，用于二氧化碳加氢制甲醇的催化剂尚未成熟，实现工业化仍有很大难度。

发明内容

为解决上述难题，本发明提供了一种具有高活性和稳定性的用于二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂及其制备方法。本发明得到的催化剂具有催化活性高、二氧化碳转化率高、甲醇选择性高等优点。

为实现上述目的，本发明采用的第一个技术方案为：一种用于二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂，由贵金属Pd搭载Cu-ZrO₂催化剂得到。

本发明采用的第二个技术方案为：一种用于二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将硝酸铜和硝酸锆混合溶于去离子水中，在磁力搅拌的作用下将柠檬酸水溶液缓慢滴加到硝酸盐混合溶液中，得到混合均匀的溶胶溶液；

(2)溶胶溶液在磁力搅拌作用下，保持溶胶溶液水溶剂的蒸发，搅拌至得到玻璃状无定型产物；

(3)将(2)中得到的产物移至真空干燥箱中，干燥处理，得到凝胶状的催化剂前驱体；

(4)将(3)中得到的凝胶状催化剂前驱体放入管式炉中进行高温焙烧，设置程序升温，在焙烧温度下保温，冷却后研磨，压片成型过40～80目筛得到催化剂母体。

进一步地，所述步骤(1)中硝酸铜与硝酸锆的金属原子摩尔比为1:(1~8)，金属原子摩尔总和与柠檬酸摩尔比为1：(1~1.5)。

进一步地，所述硝酸铜与硝酸锆的金属原子摩尔比为1:1、1:2、1:4、1:8。

进一步地，所述步骤(1)磁力搅拌温度控制在75℃~95℃之间。

进一步地，所述步骤(2)磁力搅拌温度控制在75℃~95℃之间。