[发明专利]一种氧化铟催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种氧化铟催化剂及其制备方法和应用，所述制备方法至少包括：将金属铟盐溶解在第一溶剂中，配制成金属铟盐溶液；将沉淀剂溶解在第二溶剂中，配制成沉淀剂溶液；将所述沉淀剂溶液逐滴加到所述金属铟盐溶液中，搅拌形成沉淀母液；将所述沉淀母液置于水热合成反应釜中，并将所述水热合成反应釜放入烘箱使所述沉淀母液老化；将老化后的所述沉淀母液依次进行离心、干燥和焙烧，获得所述氧化铟催化剂。所述催化剂为纳米多级结构的六方相氧化铟，该催化剂应用于二氧化碳加氢制备甲醇的反应中，具有优良的催化性能、反应活性高、目标产物选择性高、反应稳定性好、催化剂失活速率很低等优势，其中，二氧化碳转化率高达29.3％，甲醇选择性高达98.6％。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，特别是涉及一种氧化铟催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

全球经济的快速发展使CO₂排放量不断增加，截止至2017年CO₂排放总量高达33亿吨，已经远远超出大陆和海洋吸收转化二氧化碳的含量，从而引起温室效应全球变暖等环境问题。因此需要一种有效措施通过捕捉和转化CO₂来降低大气中的CO₂浓度。甲醇作为化学品的重要原料和化石燃料的替代品，将CO₂通过与来自可再生能源的H₂反应制备甲醇不仅解决温室气体控制还是解决化石燃料替代的有效途径。

对于CO₂加氢制备甲醇，众多催化剂中改性铜基催化剂得到长期的研究和应用。不同于工业合成气制备甲醇，利用CO₂加氢制备甲醇中难题之一是由于逆水煤气副反应的存在使目标产物甲醇选择性较低。其中铜基催化剂的活性相对较高，但是其对甲醇的选择性一般低于60％，尤其在高温反应条件下催化活性有待提高。近几年来，经过DFT和实验研究发现立方相氧化铟(110)晶面对甲醇合成具有较高的选择性，在一定反应条件下甲醇选择性能达到100％，但是其催化活性和稳定性能较差，氧化铟催化剂很快烧结失活。因此，设计和开发更有效的In₂O₃基纳米催化剂对于它们在CO₂加氢制甲醇的工业应用是必不可少的，尽管大大提高其催化性能仍面临巨大的挑战。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种氧化铟催化剂及其制备方法和应用，该催化剂材料为纳米多级结构的六方相氧化铟，具有优良的催化性能，反应活性高，目标产物选择性高，反应稳定性好，催化剂失活速率很低。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种氧化铟催化剂，所述催化剂为纳米多级结构的六方相氧化铟。

作为本发明氧化铟催化剂的一种优化的方案，所述纳米多级结构包括纳米线形成的花状结构。

本发明还提供一种上述氧化铟催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法至少包括：

1)将金属铟盐溶解在第一溶剂中，配制成金属铟盐溶液；

2)将沉淀剂溶解在第二溶剂中，配制成沉淀剂溶液；

3)将所述沉淀剂溶液逐滴加到所述金属铟盐溶液中，搅拌形成沉淀母液；

4)将所述沉淀母液置于水热合成反应釜中，并将所述水热合成反应釜放入烘箱使所述沉淀母液老化；

5)将老化后的所述沉淀母液依次进行离心、干燥和焙烧，获得所述氧化铟催化剂。

作为本发明氧化铟催化剂的制备方法的一种优化的方案，步骤1)中，所述金属铟盐溶液的浓度介于0.1mol/L～1mol/L之间，如，可以是0.1mol/L～0.2mol/L、0.2mol/L～0.35mol/L、0.35mol/L～0.48mol/L、0.48mol/L～0.55mol/L、0.55mol/L～0.7mol/L、0.7mol/L～0.85mol/L或0.85mol/L～1mol/L等。