[发明专利]一种镍负载在铁酸铜尖晶石表面的催化剂及其制备与应用

说明书

本发明涉及一种镍负载在铁酸铜尖晶石表面的催化剂及其制备与应用，属于碳捕获、利用与封存技术领域。将铁盐、铜盐和螯合分散剂溶解后，再加入有机醇，使金属阳离子形成络合离子，然后将水分蒸发，得到胶体，干燥后进行煅烧，使螯合分散剂生成气体并释放出来，同时络合离子反应生成尖晶石相铁酸铜，研磨成粉末状；将镍盐溶解后，然后加入粉末状的尖晶石相铁酸铜，使镍盐负载在粉末状的尖晶石相铁酸铜的表面；将水分蒸发后，进行煅烧，使镍盐生成氧化物负载在粉末状的尖晶石相铁酸铜表面；研磨后得到粉末状的镍负载在铁酸铜尖晶石表面的催化剂。本发明制备方法简单、催化剂结构性能良好、CO₂转化效率高，且目标产物选择性能好。

技术领域

本发明属于碳捕获、利用与封存技术领域，具体涉及一种镍负载在铁酸铜尖晶石表面的催化剂及其制备与应用。

背景技术

CO₂是一种重要的温室气体，随着大气中CO₂浓度的不断上升，会导致全球变暖和海洋酸化，进一步引发洪水、飓风和干旱等自然灾害，严重威胁生态环境，因此必须控制CO₂排放。此外，CO₂是一种廉价宝贵的C₁资源，开发CO₂资源化利用技术，不仅可将其转化为高附加值的燃料或化学品加以循环利用，也可以减少CO₂排放量，符合绿色化学要求并具有重要的可持续发展意义。CO₂分子是典型的直线型、八电子结构，且C元素处于最高氧化形态，化学稳定性极高。为了获得较高的转化效率，通常配合能量较高的氢气来实现CO₂的催化还原，通过改变催化加氢转化的反应条件和催化剂，可以得到如烃类、CO、合成气等多种不同的反应产物。因此，开发高效、经济的CO₂转化利用技术具有非常重要的意义。

低碳烯烃如丙烯、丁烯和戊烯等是生产合成塑料、人造橡胶、人造纤维等多种高分子化合物的重要化工原料，主要来源为石油裂解及煤炭气化产物，通过CO₂制备低碳烯烃是CO₂直接资源化利用的重要途径。CO₂直接转化生成低碳烯烃具有较高的经济效益和工业发展前景。该技术的路线为，CO₂首先通过逆水煤气反应(RWGS)生成CO，CO再通过费托合成(Fischer-Tropsch synthesis)生成低碳烯烃，制备的催化剂需要同时具备逆水煤气反应(RWGS)和费托合成(Fischer-Tropsch synthesis)反应活性。近年来，用于CO₂加氢成低碳烯烃的多相催化剂得到了越来越多的报道。然而，目前已有的CO₂加氢还原生成低碳烯烃催化材料普遍存在催化效率及选择性较低等问题。因此，为取得该项技术的突破，需要合成具备高活性、高选择性及稳定性的新型高效催化剂材料。

发明内容

本发明解决了现有技术CO₂直接转化制取低碳烯烃技术存在的CO₂转化效率低，目标产物烯烃选择性低，且副产物CO等选择性高等不足，本发明提供了一种镍负载在铁酸铜尖晶石表面的催化剂及其制备与应用。本发明现将铁盐和铜盐形成络合离子，然后得到尖晶石相铁酸铜，以该尖晶石相铁酸铜作为载体，使镍盐负载在粉末状的尖晶石相铁酸铜的表面；然后将水分蒸发后，置于300～500℃的条件下煅烧3h-5h，使所述镍盐生成氧化物负载在粉末状的尖晶石相铁酸铜表面。本发明制备方法简单，催化剂结构性能良好，CO₂转化效率高，且目标产物选择性能好等优点。

按照本发明的第一方面，提供了一种镍负载在铁酸铜尖晶石表面的催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将铁盐、铜盐和螯合分散剂溶解在去离子水中，再加入有机醇，使金属阳离子形成络合离子；