[发明专利]一种用于二氧化碳加氢反应的催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于二氧化碳加氢反应的催化剂的制备方法，以层状铜铝水滑石(简称CuAl‑LDH)为固体前驱体，利用CuAl‑LDH的阴离子交换性质，在惰性气体气氛下将基于TCPP或含有过渡金属离子的TCPP(简称TCPP(M))的阴离子配体(即Na‑TCPP或Na‑TCPP(M))插层于二维层状水滑石的层间区域，再经过高温空气焙烧处理和氢气还原处理后，获得应用于二氧化碳气相加氢反应的催化剂。该制备方法工艺简单、重复性好，所制备得到的催化剂具有均匀组成、高活性组分分散度、高稳定性和高二氧化碳转化率等优点。

技术领域

本发明属于催化剂制备领域，具体涉及一种用于二氧化碳加氢反应的催化剂的制备方法。

背景技术

随着全球人口和经济规模的不断增长，人类活动带来的环境问题越来越突出。最为突出的是大量化石能源被开采利用，导致大气中排放的温室气体越来越多，随之引起全球气候变暖和极端气候问题。二氧化碳(CO₂)作为主要的温室气体之一，如何处理大气中日渐增多的CO₂已是世界各国亟需解决的一个重要问题。据相关资料统计，全球每年排放CO₂约250多亿吨，其中我国排放量达60多亿吨，位居世界第一。我国是世界上能源消耗量最大的国家之一，其能源结构仍然以煤为主体，石油、天然气、水、核电仅占25％左右，这决定了我国CO₂排放量持续增长的趋势在短期内难以改善。因此，开发有关CO₂的捕集、储存及综合利用的新技术已是我国研究的热点之一。除了将CO₂直接深埋入地下或注入海洋封存外，研究学者已经将捕获后的浓缩二氧化碳用于制造新材料、化学品和燃料，实现CO₂资源化。例如，从大气中捕获的二氧化碳可进行气相催化加氢得到甲醇、甲烷、一氧化碳、二甲醚和甲酸等燃料和化学品。这些燃料和化学品燃烧后，被释放到大气中的二氧化碳又可以再次被捕获并加氢转化为燃料和化学品。例如，通过碳捕获和催化加氢生产甲醇是诺贝尔奖得主George A.Olah倡导的“甲醇经济”概念的重要组成部分。

而催化剂是实现上述二氧化碳气相加氢工艺的核心技术。铜基催化剂具有比表面积大、高活性组分分散度等优点，是目前国内外研究最多的催化剂。自20世纪60年代起，以英国卜内门化学工业有限公司(ICI公司)为代表生产的Cu-ZnO-Al₂O₃催化剂就已成为合成气(CO/H₂混合气)制甲醇的商用催化剂。目前很多研究者也对铜基催化剂及其改性催化剂进行大量研究，其活性体系主要有Cu/ZnO/Al₂O₃、Cu/ZnO、Cu/ZnO/ZrO₂、Cu/ZnO/SiO₂、Cu/NiO、Cu/NiO₂/TiO₂等。其中，黄树鹏等(石油化工，2009，38(5)，480-484)采用共沉淀法制备CuO-ZnO-Al₂O₃催化剂，研究了分别添加ZrO₂和Ag₂O助剂对二氧化碳加氢合成甲醇反应性能的影响。中国发明专利CN106423175A公开了一种采用球磨的方法制备铜基催化剂，虽然该方法可掺杂不同结构助剂和其它金属离子，但是该方法难以对催化剂的微观形貌进行精确调控。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于解决CO₂温室效应问题，将CO₂资源化，提供一种用于二氧化碳加氢反应的催化剂的制备方法，其制备的催化剂具有均匀组成、高活性组分分散度、高稳定性和高二氧化碳转化率等优点。

为了达成上述目的，本发明的技术方案是：

一种用于二氧化碳加氢反应的催化剂的制备方法，包括以下步骤：