[发明专利]金属有机骨架材料为前驱体的二氧化碳加氢合成低碳醇的铜铁基催化剂的制备方法和应用

说明书

一种金属有机骨架材料为前驱体的二氧化碳加氢合成低碳醇的铜铁基催化剂的制备方法和应用，属于催化剂技术领域，目的在于提供一种廉价高效的二氧化碳加氢合成低碳醇的催化剂。金属有机骨架材料具有大的比表面积和独特的孔道结构可以使铜活性组分高度分散；加之此骨架材料中含有丰富的、高分散的另一种活性组分前驱铁元素，可以在一定程度上增大铜铁组分的接触面积，使铜铁组分能更好发生相互作用，协同促进二氧化碳加氢转化。本发明所得的催化剂具有制备方法简单、价格低廉的特点，应用于二氧化碳加氢反应，产物中C₂₊醇的选择性最高可达43.49%，C₂₊醇在总醇中的分布可以达到95%以上，且稳定性较好。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种金属有机骨架材料为前驱体的二氧化碳加氢合成低碳醇的铜铁基催化剂的制备方法和应用。

背景技术

社会发展和科技进步导致人们对化石能源的过渡依赖，而化石能源燃烧的结果是CO₂的大量排放。这不可避免地给我们赖以生存的气候和环境造成很大影响。因此，CO₂的捕集与利用（CUU）受到了越来越多人的关注。低碳醇作为一种新能源，具有辛烷值高、良好的与汽油的掺混性能等特点，可以代替甲基叔丁基醚（MTBE）作为汽油添加剂，是一种清洁燃料。二氧化碳加氢合成低碳醇不仅可以将温室气体二氧化碳循环利用，缓解二氧化碳排放给生态环境造成的压力，还可以提供一种清洁燃料，一定程度上替代化石能源，缓解了能源需求的压力。

而高效、廉价催化剂的研发是二氧化碳合成低碳醇的关键。二氧化碳加氢合成低碳醇的催化剂主要有以下几类：一类是合成甲醇的CuZn催化剂的改性催化剂，但是这类催化剂醇分布还是以甲醇为主[CN103191747A]；一类是贵金属催化剂，这类催化剂价格昂贵，并且催化剂的活性较低[CN106582627A]；一类是CuFe、CuCo基的改性费托合成催化剂，这类催化剂价格低廉，活性较好，称为研究的热点[CN101327435A]。

近些年来，金属有机骨架材料由于本身独特的孔道结构、大的比表面积和自身丰富的金属组分而备受青睐。将金属有机骨架材料作为前驱体，在不同气氛下制备金属氧化物活性组分甚至是碳材料的应用也受到了广泛关注[CN105884576A]。

发明内容

本发明的目的在于提供一种廉价高效的二氧化碳加氢合成低碳醇的催化剂，利用该催化剂制备的产物分布中，C₂₊醇可达到95%以上，C₂₊醇选择性最高可达43.49%。

本发明采用如下技术方案：

一种金属有机骨架材料为前驱体的二氧化碳加氢合成低碳醇的铜铁基催化剂的制备方法，包括如下步骤：

第一步，将可溶性铜盐溶于甲醇溶剂中，得到溶液A；

第二步，将Fe基金属骨架材料加入到溶液A中，搅拌分散，得到悬浊液；

第三步，将第二步搅拌的悬浊液搅拌蒸干，将蒸干所得固体干燥焙烧，得到铜铁基催化剂。

第一步中所述可溶性铜盐包括Cu(NO₃)₂·3H₂O、CuSO₄·5H₂O、Cu(CH₃COO)₂·H₂O和CuCl₂·2H₂O中的任意一种，所述可溶性铜盐中铜的质量占铜铁基催化剂的5-100%。