本发明涉及甲醇制备工艺催化剂,具体涉及一种二氧化碳加氢制甲醇的催化剂及其制备方法。
背景技术:
1、甲醇作为一种重要的基础化工原料,可用于合成二甲醚、轻质烯烃、芳烃和乙酸等多种化学品,同时还可作为替代燃料。大气中二氧化碳浓度的增加是目前全球气候变化的主要原因,随着现代工业的迅速发展,全球二氧化碳排放量也在逐渐增加,环境污染以及极端气候频发等现象引起世界各国的高度重视,二氧化碳的减排刻不容缓。
2、目前报道的二氧化碳加氢制甲醇催化剂主要有:铜基催化剂、氧化物催化剂、贵金属催化剂及以mos2(硫化钼)为代表的新型催化剂,其中,铜基催化剂已经实现工业化应用,然而,铜基催化剂的二氧化碳加氢活性距热力学平衡转化率仍具有较大差距,且甲醇选择性及稳定性仍然较低。
3、专利申请cn202011578339.1公开了一种疏水性二氧化碳加氢合成甲醇催化剂及其制备方法和应用,催化剂包括活性组分cu、助催化剂和改性疏水载体;助催化剂为zno、al2o3、zro2、ga2o3、in203中的一种或几种;改性疏水载体为用改性剂进行改性处理的氧化物载体,氧化物载体为氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化硅铝中的至少一种;改性剂为硅烷偶联剂。但是该方法制备得到的催化剂针对co2的转化率小于10%,甲醇选择性小于80%。
4、专利cn202110641510.7公开了一种二氧化碳加氢合成甲醇催化剂及其制备方法与应用,制备方法包括:首先将铜源、锌源、锆源混合并加入柠檬酸与表面活性剂,再经研磨后,得到催化剂前驱体;之后将催化剂前驱体依次经过干燥、煅烧过程后,即得到二氧化碳加氢合成甲醇催化剂。与现有技术相比,本发明采用研磨法来制备催化剂前驱体,并通过柠檬酸与表面活性剂的加入,以提高催化剂前驱体中铜、锌、锆的分散性,从而提高所得催化剂中各金属原子的分散性以及原子利用率,此方法制备得到的催化剂针对co2转化率小于20%,甲醇选择性小于50%。
5、因此,现有技术中存在的二氧化碳加氢制甲醇催化剂依旧面临着制备成本以及催化活性的双重难题,亟需寻找一种具备优异催化活性的二氧化碳加氢制甲醇催化剂。
技术实现思路
1、针对目前二氧化碳加氢制甲醇的催化剂存在的制备成本高,催化剂活性和甲醇选择性差的问题,提供一种二氧化碳加氢制甲醇的催化剂及其制备方法。
2、为了解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:
3、一种二氧化碳加氢制甲醇的催化剂的制备方法,所述催化剂的制备方法包括如下步骤:
4、(1)将铜、锌、锰和铬的无机盐配制成混合溶液i,搅拌至完全溶解;
5、(2)将碳酸钠和有机溶剂配制成溶液ii,搅拌至完全溶解;
6、(3)将溶液ii水浴加热至一定温度,然后将混合溶液i滴加至溶液ii中,边滴加边搅拌进行老化;
7、(4)老化后经抽滤、洗涤、干燥和研磨后过筛,后放入马弗炉中焙烧制的催化剂。
8、进一步地,所述步骤(1)中铜、锌、锰和铬的无机盐为硝酸盐。
9、进一步地,所述铜、锌、锰和铬的摩尔比为0.2-2.95:0.2-1.52:1.2:0.75。
10、进一步地,所述步骤(2)中有机溶剂为丁醇或苯甲酸,所述有机溶剂的质量为碳酸钠质量的0.01-0.1。
11、进一步地,所述步骤(2)中中有机溶剂为苯甲酸。
12、进一步地,所述步骤(3)中水浴加热温度为80℃,混合溶液i用蠕动泵缓慢滴加至溶液ii中,滴加过程中ph为6.8-7.9。
13、进一步地,所述步骤(3)中滴加结束后,继续在80℃老化2-4h。
14、进一步地,所述老化时间为4h。
15、进一步地,所述步骤(4)中干燥研磨后过60-100目筛,所述焙烧过程中升温到500℃的升温速率为5℃/min,焙烧3-6h。
16、一种催化剂,根据上述制备方法获得。
17、本发明具有如下所述的有益效果:
18、1、本发明提供的一种二氧化碳加氢制甲醇的催化剂,将含铜、锌、锰和铬的无机盐通过沉淀法制备得到催化剂,该方法制备得到的催化剂中活性组分之间有很强的相互作用,催化剂活性高,且具有较高的甲醇选择性。
19、2、本发明提供的一种二氧化碳加氢制甲醇的催化剂,载体制备过程中选择合适的沉淀剂,以及在沉淀过程中控制在特定的ph范围内,优化沉淀温度和老化时间,使得催化剂性能更加稳定。
20、3、本发明提供的一种二氧化碳加氢制甲醇的催化剂,整个制备过程易于控制,操作简便。
1.一种二氧化碳加氢制甲醇的催化剂的制备方法,其特征在于,所述催化剂的制备方法包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的二氧化碳加氢制甲醇的催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中铜、锌、锰和铬的无机盐为硝酸盐。
3.根据权利要求2所述的二氧化碳加氢制甲醇的催化剂的制备方法,其特征在于,所述铜、锌、锰和铬的摩尔比为0.2-2.95:0.2-1.52:1.2:0.75。
4.根据权利要求1所述的二氧化碳加氢制甲醇的催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中有机溶剂为丁醇或苯甲酸,所述有机溶剂的质量为碳酸钠质量的0.01-0.1。
5.根据权利要求4所述的二氧化碳加氢制甲醇的催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中的有机溶剂为苯甲酸。
6.根据权利要求1所述的二氧化碳加氢制甲醇的催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中水浴加热温度为80℃,混合溶液ⅰ用蠕动泵缓慢滴加至溶液ⅱ中,滴加过程中ph为6.8-7.9。
7.根据权利要求1所述的二氧化碳加氢制甲醇的催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中滴加结束后,继续在80℃老化2-4h。
8.根据权利要求7所述的二氧化碳加氢制甲醇的催化剂的制备方法,其特征在于,所述老化时间为4h。
9.根据权利要求1所述的二氧化碳加氢制甲醇的催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中干燥研磨后过60-100目筛,所述焙烧过程中升温到500℃的升温速率为5℃/min,焙烧3-6h。
10.一种用于二氧化碳加氢制甲醇的催化剂,其特征在于,根据权利要求1-9任一项所述的制备方法得到。