一种催化剂的制备方法、产品及应用

本发明涉及催化剂及co2加氢制甲醇，特别是涉及一种催化剂的制备方法、产品及应用。

背景技术：

1、在过去几十年中，人类为了满足经济社会发展需求而不断消耗的化石能源，最终变成co2“回馈”给了人类，引起了气温升高、海平面上升、极端天气等环境问题。节能减排，可持续发展成为摆在世界面前的难题，面对这一难题我国积极响应，提出“碳达峰、碳中和”的目标，以缓解全球能源、环境、气候危机。

2、将co2作为c1资源，结合“绿氢”转化为高附加值化学品——甲醇是解决这一危机的有效途径。它不仅可以实现绿色碳循环，还能有效缓解人类对化石能源的依赖。而co2加氢制甲醇的技术核心是高效稳定催化剂的开发。目前用于co2加氢制甲醇的催化剂主要有：非贵金属催化剂(以cu基催化剂为主)和贵金属催化剂。非贵金属催化剂因价格低廉，在工业化应用中具有潜在优势，但甲醇选择性和co2转化率的“跷跷板”效应和cu组分高温下因晶格迁移导致的烧结问题始终是困扰其工业化的瓶颈问题。

技术实现思路

1、基于上述内容，本发明提供一种催化剂的制备方法、产品及应用。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明技术方案之一，一种催化剂的制备方法，包括以下步骤：

4、将铜锌铝催化剂加入硝酸铈水溶液中混匀后，水浴搅拌，得到混合溶液；

5、将nabh4的碱溶液加入所述混合溶液中反应得到沉淀物；

6、对所述沉淀物进行超声处理后，洗涤、干燥、研磨并焙烧，得到所述催化剂。

7、本发明技术方案之二，一种根据上述的制备方法制备得到的催化剂。

8、本发明技术方案之三，上述的催化剂在co2加氢制甲醇中的应用。

9、本发明技术方案之四，一种用于co2加氢制甲醇的两段催化剂，由所述的催化剂与市售工业甲醇cu/zno/al2o3催化剂制得。(该两段催化剂在用于co2加氢制甲醇时，所述的催化剂(cza-ce-0.1nabh4)位于靠近进气口端，市售工业甲醇cu/zno/al2o3催化剂靠近出气口端)。

10、本发明公开了以下技术效果：

11、本发明通过在铜锌铝催化剂中引入助剂ce，利用硼氢化钠(nabh4)还原，构建ce4+/ce3+和cu2+/cuδ+/cu0氧化还原电子对，搭建电子转移通路，提高co2加氢制甲醇的催化性能。另外，ce的引入也可以调变催化剂酸碱性并为催化剂带来丰富的氧空位，有利于co2的高效活化和加氢转化。发明使用nabh4还原处理方式，在催化剂中引入更多的ce4+/ce3+氧化还原电子对，改善催化剂内电子传递效率，进一步提高了co2加氢制甲醇的催化性能。

技术特征：

1.一种催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的催化剂的制备方法，其特征在于，所述硝酸铈水溶液的浓度为0.01～0.1mol/l；所述混合溶液中铜锌铝催化剂浓度为60～150mg/ml；所述水浴搅拌的温度为303～363k，时间为0.5～4h。

3.根据权利要求1所述的催化剂的制备方法，其特征在于，所述nabh4的碱溶液中nabh4的浓度为0～0.20mol/l；所述nabh4的碱溶液中还包括naoh或koh；所述nabh4与所述naoh或koh的摩尔比为(1～3):1。

4.根据权利要求1所述的催化剂的制备方法，其特征在于，所述nabh4的碱溶液与所述混合溶液的体积比为(1～3):1；所述反应具体为常温下反应1～5h。

5.根据权利要求1所述的催化剂的制备方法，其特征在于，所述超声处理的时间为0.5～2h；所述干燥的温度为323～353k，时间为8～15h；所述焙烧的温度为583～633k，时间为3～6h。

6.根据权利要求1所述的催化剂的制备方法，其特征在于，所述铜锌铝催化剂的制备方法，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的催化剂的制备方法，其特征在于，所述铜盐为硝酸铜、硫酸铜、醋酸铜或氯化铜中的至少一种；所述锌盐为硝酸锌、氯化锌、硫酸锌或醋酸锌中的至少一种；所述铝盐为硝酸铝、硫酸铝、氯化铝或醋酸铝中的至少一种；所述溶液a中锌盐的浓度为0.2～1.2mol/l；所述溶液b中氢氧化物的浓度为1～2mol/l；所述氢氧化物与所述碳酸盐的摩尔比为2:1；所述溶液a与所述溶液b的体积比为1:(1～4)；所述老化的温度为353k，时间为10～15h；所述干燥的温度为343～363k，时间为10～15h；所述焙烧的温度为583～633k，时间为3～6h。

8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到的催化剂。

9.如权利要求8所述的催化剂在co2加氢制甲醇中的应用。

10.一种用于co2加氢制甲醇的两段催化剂，其特征在于，由权利要求8所述的催化剂与市售工业甲醇cu/zno/al2o3催化剂制得。

技术总结
本发明涉及催化剂及CO<subgt;2</subgt;加氢制甲醇技术领域，特别是涉及一种催化剂的制备方法、产品及应用。本发明催化剂的制备方法，包括以下步骤：将铜锌铝催化剂加入硝酸铈水溶液中混匀后，水浴搅拌，得到混合溶液；将NaBH<subgt;4</subgt;的碱溶液加入所述混合溶液中反应得到沉淀物；对所述沉淀物进行超声处理后，洗涤、干燥、研磨并焙烧，得到所述催化剂。本发明通过在铜锌铝催化剂中引入助剂Ce，利用硼氢化钠(NaBH<subgt;4</subgt;)还原，构建Ce<supgt;4+</supgt;/Ce<supgt;3+</supgt;和Cu<supgt;2+</supgt;/Cu<supgt;δ+</supgt;/Cu<supgt;0</supgt;氧化还原电子对，搭建电子转移通路，提高CO<subgt;2</subgt;加氢制甲醇的催化性能。

技术研发人员：温月丽,王斌,李炆轩,黄伟,黄兆雄,张维中
受保护的技术使用者：太原理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/17