[发明专利]一种二氧化碳加氢制低碳烯烃的催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于二氧化碳再利用技术领域，具体涉及一种二氧化碳加氢制低碳烯烃的催化剂及其制备方法。该催化剂的原料包括铁盐、镁盐、有机胺和碳酸氢铵，该催化剂可以适应较宽的原料碳氢比，同时还具有较高的催化活性和选择性。该催化剂中的铁含量较高，以有机胺和碳酸氢铵作为催化剂的原料，既确保了沉淀过程的可控性，保证了铁和镁的原子级分散，产生了适宜的活性位点，又插入了合适的层间离子和分子，调节了片层间距大小，同时还不会引入其它金属杂质离子。

技术领域

本发明属于二氧化碳再利用技术领域，具体涉及一种二氧化碳加氢制低碳烯烃的催化剂及其制备方法。

背景技术

二氧化碳对气候的变化越来越引起人们的重视。二氧化碳是一种温室气体，但也是一种重要的碳源，将二氧化碳利用转化为燃料、材料是实现可持续发展的重要途径。利用可再生能源获得的氢气与二氧化碳进行加氢反应，可以获得一氧化碳、甲烷、低碳烯烃、汽油、芳烃等多种有价值的化学品。其中，低碳烯烃是化学工业中最基本的原料之一。

低碳烯烃的传统合成工艺通常以石油、煤或天然气为原料，该过程排放的二氧化碳较多，如果以该二氧化碳为原料，利用可再生能源获得的氢气进行加氢反应，不仅不会排放二氧化碳，还可以生产得到各种化学产品，是一条实现碳中和目标的重要技术路线。这一技术路线成功的核心在于开发得到高性能二氧化碳直接加氢制备低碳烯烃的催化剂。

现有技术中存在多种制备低碳烯烃催化剂的方法，如中国专利文献CN106423263A公开了一种二氧化碳直接加氢制备低碳烯烃的催化剂，以金属氧化物和分子筛两部分混合组成，金属氧化物由ZnO、ZrO₂和载体构成，分子筛为SAPO-34、H-ZSM-5或HY。又如中国专利文献CN108620089A公开了一种用于二氧化碳加氢制低碳烯烃的表面经锰改性的铁基催化剂，该方法包括水热合成磁性Fe₃O₄纳米球、Fe₃O₄纳米球表面超声预处理，采用浸渍法在进行预处理后的Fe₃O₄纳米球表面负载不同含量的锰助剂。再如中国专利文献CN104624194A公开了一种二氧化碳加氢制低碳烯烃催化剂，催化剂组成元素为铁、锆、钾、氧，该催化剂的制备方法包括铁源和锆源水溶液配制后，经沉淀、微波诱导、洗涤干燥焙烧、钾源浸渍、压片造粒、氢气还原等过程。

然而上述现有技术仍然存在一些技术问题需要解决，(1)低碳选择性较低，产物中存在大量的烷烃和长链烯烃；(2)催化剂活性不高，反应需要大量的循环，导致能耗较高；(3)可再生能源具有波动性的特点，电解制氢的产氢量不稳定，原料中的氢碳比变化范围较大，导致产物选择性较差会积碳失活等问题。现有技术中仍缺少能耐受较大范围氢碳比波动的高转化率、高选择性的二氧化碳加氢制低碳烯烃的催化剂。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中低碳烯烃催化剂不耐受氢碳比波动范围影响，低碳烯烃催化剂的活性和选择性较差等缺陷，从而提供及一种二氧化碳加氢制低碳烯烃的催化剂及其制备方法。

为此，本发明提供了以下技术方案。

本发明提供了一种二氧化碳加氢制低碳烯烃的催化剂，其原料包括铁盐和镁盐，还包括有机胺和碳酸氢铵。

所述有机胺与所述碳酸氢铵的摩尔比为(1-100)：(1-100)；

所述有机胺为二乙胺、三乙胺或四乙基氢氧化铵。

所述铁盐包括二价铁盐和三价铁盐；

二价铁离子与镁离子的总摩尔量与三价铁离子摩尔量的比为(1.5-5)：1；

二价铁离子与三价铁离子的总摩尔量与镁离子摩尔量的比为(1-3)：1。