[发明专利]碳酸氢盐或碳酸盐催化加氢制备甲酸盐的催化剂及其制备方法、应用和甲酸盐的制备方法

说明书

本发明涉及纳米催化及能源环境交叉技术领域，公开了一种碳酸氢盐或碳酸盐催化加氢制备甲酸盐的催化剂及其制备方法、应用和甲酸盐的制备方法。碳酸氢盐或碳酸盐催化加氢制备甲酸盐的催化剂，包括载体和负载于载体上的活性成分和助剂；其中，所述活性组分占催化剂总质量的0.1％～30wt％，所述助剂占催化剂总质量的0～18wt％，余量为载体。本发明的甲酸盐是指由碱金属制成的甲酸盐。催化剂催化效率高，对目标产物甲酸盐选择性好，催化剂稳定性好，固定床反应催化剂寿命可达3000h以上，反应釜内反应催化剂可循环使用15～35次。

技术领域

本发明涉及纳米催化及能源环境交叉技术领域，特别是涉及一种碳酸氢盐或碳酸盐催化加氢制备甲酸盐的催化剂及其制备方法、应用和甲酸盐的制备方法。

背景技术

随着人类生产和生活的需求不断增加，大气中的CO₂也不断增加，并引发地球变暖、海水酸化、土地沙漠化等一系列环境和生态问题，严重威胁人类的健康和发展。为了降低大气中的CO₂含量，改善温室效应，将工业生产过程中排放的CO₂进行捕集，并将CO₂还原为有价值的化工原料，在实现CO₂资源化利用的同时，还可以缓解温室效应和以石油为基础的能源危机，在碳中和的道路上具有十分重要的战略意义。

目前，CO₂的利用多是通过直接或间接加氢的方式将CO₂转化为有机物如甲醇、甲烷、芳烃、烯烃和一氧化碳等，其总方程式分别如下：

甲醇：CO₂+3H₂→ CH₃OH+H₂O;

甲烷：CO₂+4H₂→ CH₄+2H₂O;

烯烃：CO₂+3H₂→ 1/2C₂H₄+2H₂O（以乙烯为例）;

芳烃：CO₂+5/2H₂→ C₆H₆+2H₂O（以苯为例）;

一氧化碳：CO₂+H₂→ CO+H₂O。

在以上CO₂加氢转化利用反应中，转化1摩尔CO₂需要消耗最少1摩尔氢气，而目前研究最多的CO₂加氢制甲醇则需要消耗3摩尔氢气才能转化1摩尔CO₂，并获得1摩尔甲醇，且CO₂单程转化率超过30%的甚少。此外，在CO₂气体一步加氢制备甲醇、芳烃、烯烃等有价值的化工原料过程中，很难达到CO₂转化率和目标产物选择性同时理想的效果，依靠改变反应条件或增加催化剂活性来提高CO₂转化率时往往伴随产物选择性的降低。截止目前，尚未发现有CO₂单程转化率和单一目标产物选择性均在80%以上的结果。现有的CO₂转化为有机物的过程一般是通过催化剂进行，或将CO₂制成碳酸盐后再进行反应，但CO₂制成碳酸盐或碳酸氢盐后转化为有机物的单程转化率和单一目标选择性均较低，不能同时达到80%以上的结果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有的转化工艺中CO₂转化为碳酸盐或碳酸氢盐后，再转化为目标产物的单程转化率和单一目标选择性不能同时达到80%以上的结果。