[发明专利]一种用于CO2

说明书

本发明公开了一种用于CO₂催化加氢制甲醇的Cu/TiO₂催化剂及其制备方法，涉及催化剂设计领域。本发明所述Cu/TiO₂催化剂是以钛酸异丙酯和硝酸铜为原料、以乙醇为溶液混合，在浓氨水环境下，通过共沉淀法、焙烧得到结构为Cu原子镶嵌在TiO₂的晶格里的Cu/TiO₂共载物。本发明通过共沉淀法，将Cu原子镶嵌在TiO₂的晶格里，有利于活性中心Cu的分散，提高催化活性。

技术领域

本发明涉及催化剂设计领域，具体涉及的是一种用于CO₂催化加氢制甲醇的Cu/TiO₂催化剂及其制备方法。

背景技术

化石燃料的过度消耗引发了人们对环境问题和国家能源安全的担忧，因此，寻求环保可再生的替代燃料的需求越来越高。目前，CO₂作为广泛存在的碳源，在化学工业中起着越来越重要的作用，是很有前途的可再生能源之一。对CO₂进行催化加氢制备甲醇等高附加值化学产品具有极高的经济价值。

现有技术中，Cu/TiO₂催化剂是CO₂进行催化加氢制备甲醇等高附加值化学产品的常见化学催化剂，Cu/TiO₂催化剂的制备方法通常是浸渍法，浸渍方式有两种，一是将TiO₂浸渍在硝酸铜中，如公开号为CN102225883B的专利申请Cu/TiO₂催化剂、制备方法及催化甘油氢解的方法，其中记载了Cu/TiO₂催化剂的制备方法：Cu/TiO₂催化剂通过等体积浸渍法制备的，原料为Cu(NO₃)₂·3H₂O和TiO₂，首先测量载体TiO₂的浸渍体积，按照催化剂的质量比组成要求，称取相应量的原料混合，等体积浸渍，过程中需搅拌使得硝酸铜溶液与载体TiO₂充分均匀浸渍；样品在120℃下干燥12h，450℃焙烧2h，制成Cu/TiO₂催化剂母体；Cu/TiO₂催化剂母体在14MPa下压片，筛分成20-40目颗粒，即得到Cu/TiO₂催化剂，所制备的铜负载型催化剂不含有污染环境的重金属铬，在反应过程中具有良好的催化活性和稳定性，反应是在常压下进行，优于其它在反应压力较高的条件下才能表现出较高转化率的甘油催化氢解反应；二是纳米铜浸渍在酞酸丁酯或钛酸异丙酯或钛酸乙酯的乙醇溶液中，如公开号为CN105195146B的专利申请黑色TiO2包覆金属铜纳米光催化剂的制备方法和应用，该制备方法分为两步：首先是纳米金属铜粒子的制备，包括氧化铜、氧化铝复合物的合成、氧化铝的去除和纳米氧化铜的还原；其次，在惰性或氢气氛保护下，钛源在金属铜纳米粒子表面水解沉积,经干燥和真空焙烧得黑色二氧化钛包覆金属铜的纳米催化剂，通过本方法制得的催化剂可见光区域全色响应、光生载流子分离效率高，进而在可见光下展示较好的光还原CO₂性。并且，催化剂中金属铜纳米粒子在光催化反应过程中不被氧化。

不管是哪种浸渍法生产的Cu/TiO₂催化剂，虽然在对CO₂进行催化加氢制备甲醇等高附加值化学产品的化学反应中表现出了较高的催化活性，但其催化转化率实质上都只有50％左右，因此，有必要进一步提高Cu/TiO₂催化剂的催化活性。

发明内容

本发明旨在提供一种用于CO₂催化加氢制甲醇的Cu/TiO₂催化剂及其制备方法，通过共沉淀法，将Cu原子镶嵌在TiO₂的晶格里，有利于活性中心Cu的分散，以进一步提高Cu/TiO₂催化剂的催化活性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：