[发明专利]一种CO2

说明书

本发明公开了一种CO₂加氢催化剂及其制备方法和应用，所述催化剂包括载体和负载在所述载体上的活性组分a，所述载体为表面具有一个大孔、内部具有中空结构的微球，所述大孔与所述中空结构贯通形成一端开口的空腔；所述活性组分a为金属Fe或其氧化物、碳化物、氮化物中的一种或多种。本发明所述CO₂加氢催化剂可以大幅提高CO₂转化率、特定馏分段烯烃选择性，同时具备高的催化剂稳定性和寿命，且催化剂颗粒尺寸较少，可以适用于浆态床、微通道、固定床和流化床多种反应器，能够实现装置设备小型化。

技术领域

本发明属于催化转化领域，具体涉及CO₂加氢催化剂及其制备方法和CO₂催化加氢的方法。

背景技术

气候变化是当今人类社会面临的共同挑战。CO₂在造成温室效应等巨大环境问题的同时也是一种宝贵的能源，巧妙地将大气中的CO₂捕捉并应用于当下能源日益枯竭的社会，必将给人类带来极大的裨益。

CO₂加氢制烃类的是CO₂催化转化的重要途径之一。从技术发展趋势看，其研究开发具有重要的战略意义。优化CO₂转化反应过程、提高目标产物的选择性是该领域的最重要挑战。基于新研究策略的新型催化材料和催化剂设计与催化体系构建是实现高效转化的关键。

专利CN106031871公开了一种CO₂加氢制备低碳烯烃的Fe基催化剂及其制备方法，主活性组分为Fe₃O₄，可以较好地制备低碳烯烃(C₂～C₄^＝)，但甲烷选择性较高，高碳烯烃选择性未知。专利CN108262055公开了一种CO₂加氢一步高选择性制备低碳烯烃的复合催化剂及其制备方法。催化剂包含纳米氧化物及多级孔沸石分子筛，选择性较好，但催化剂组成较复杂、整体转化效率较低、失活速率较快。

如何简单且低成本地制备高活性和选择性的CO₂加氢催化剂依然是当前研究的热点与方向。

发明内容

针对如何提高CO₂加氢催化剂活性和选择性的问题，本发明研究人员发现，通过催化剂的组成及形貌结构，能够大大提升催化剂性能，为此，本发明提供如下技术方案：

首先，本发明提供了一种CO₂加氢催化剂，所述催化剂包括载体和负载在所述载体上的活性组分a，所述载体为表面具有一个大孔、内部具有中空结构的微球，所述大孔与所述中空结构贯通形成一端开口的空腔；

所述活性组分a为金属Fe或其氧化物、碳化物、氮化物中的一种或多种；所述载体含有耐热无机氧化物b和助剂c，所述耐热无机氧化物b为选自氧化铝、氧化硅、氧化锰、氧化钛、氧化锆、氧化铜、氧化锌、氧化镧和氧化铈中的一种或几种，所述助剂c为选自第IA族和/或IIA族的一种或几种；

以催化剂重量为基准并以氧化物计的各组分重量含量满足W_a：W_b：W_c＝(50～90)：(5～50)：(0.1～5)，其中W_a表示活性组分a的重量百分含量，W_b表示助剂耐热无机氧化物b重量百分含量，W_c表示助剂c的重量百分含量。

其次，本发明还提供了一种加氢催化剂的制备方法及由该方法制备得到的催化剂，包括如下步骤：

(1)将活性组分a的可溶性盐或胶体颗粒、耐热无机氧化物b的可溶性盐或胶体颗粒均匀分散到溶剂中，用沉淀剂进行沉淀，得到催化剂前驱体；

(2)将步骤(1)得到的催化剂前驱体与造孔剂和/或爆破剂混合制浆，得到浆液；