【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于碳中和領(lǐng)域，具體涉及一種cu2o負(fù)載znzrox的復(fù)合金屬氧化物反相催化劑，應(yīng)用于二氧化碳加氫制甲醇。
技術(shù)介紹
1、隨著世界工業(yè)的不斷發(fā)展，全球溫室氣體的排放量持續(xù)增加，溫室效應(yīng)愈加嚴(yán)重，氣候變化已經(jīng)給我們的生活帶來了非常嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。根據(jù)研究統(tǒng)計(jì)，co2是造成溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w，其占全球溫室氣體的70％以上，導(dǎo)致海平面上升、冰川融化、海洋酸化等一系列生態(tài)環(huán)境問題和能源危機(jī)。而以co2為原料合成甲醇，為碳資源的有效利用開辟了新途徑。
2、cu基催化劑是所有類型的甲醇催化劑中應(yīng)用最廣的一種，具有比表面積較大和分散度較高等優(yōu)點(diǎn)。然而研究表明，cu基催化劑在反應(yīng)過程中存在穩(wěn)定性差、活性位點(diǎn)燒結(jié)團(tuán)聚、加氫性能低等多種狀況，不具備有效催化co2加氫合成甲醇的能力。但是引入zno、zro2等氧化物可以有效改善cu的分散程度與催化劑穩(wěn)定性，形成cu-zn協(xié)同作用等。
3、傳統(tǒng)負(fù)載型氧化物催化劑通常將金屬負(fù)載在氧化物表面，表面能較大，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，難以獲得單一價(jià)態(tài)作活性位點(diǎn)研究，而反相催化劑將氧化物納米顆粒分散在金屬表面上，氧化物的電子和化學(xué)性質(zhì)隨顆粒大小以及與金屬載體之間相互作用不同而發(fā)生相應(yīng)變化。金屬則以體相載體的形式存在，提供金屬位點(diǎn)。因此，反相催化劑體系中氧化物位點(diǎn)、金屬位點(diǎn)及金屬-氧化物界面位點(diǎn)可同時(shí)吸附活化不同的反應(yīng)底物分子，并促進(jìn)相關(guān)中間物種進(jìn)一步轉(zhuǎn)化。
4、本專利技術(shù)選擇含銅化合物作為前驅(qū)體，選取檸檬酸鈉作為還原劑，采用氫氧化鈉作為沉淀劑，通過液相還原法制備了一種cu2o負(fù)載znz
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)針對(duì)當(dāng)前催化劑穩(wěn)定性差、活性位點(diǎn)燒結(jié)團(tuán)聚、加氫性能低等問題，提供了一種具有高穩(wěn)定性、耐還原的一種cu2o負(fù)載znzrox的復(fù)合金屬氧化物反相催化劑，具有良好的甲醇選擇性和穩(wěn)定性。
2、第一方面，本專利技術(shù)實(shí)施例提供一種cu2o負(fù)載znzrox的復(fù)合金屬氧化物反相催化劑，應(yīng)用于co2加氫制甲醇，其特征在于，包括：
3、含cu2o載體和znzrox氧化物的反相催化劑，x取值為1-3。
4、可選地，所述cu2o載體的粉末狀尺寸為10～2000nm，znzrox氧化物的粉末狀尺寸為1～100nm。
5、第二方面，本專利技術(shù)實(shí)施例提供一種上述第一方面實(shí)施例提供的cu2o負(fù)載znzrox的復(fù)合金屬氧化物反相催化劑的制備方法，其特征在于，應(yīng)用固定床反應(yīng)器，通入摩爾比為co2/h2/n2＝1/1.0～5.0/0.5～5的混合氣體，流速控制在10～150ml/min，反應(yīng)壓力維持在0.5～5mpa，反應(yīng)溫度設(shè)定為180～300℃，采用氣相色譜儀在線檢測并計(jì)算獲得co2的轉(zhuǎn)化率和甲醇的選擇性。其制備方法具體包含以下步驟：
6、(1)含cu2+前驅(qū)體、還原劑、4.8m?naoh溶液和超純水按質(zhì)量比例1～15：10～25：10～25：500～2500混合均勻，反應(yīng)溫度設(shè)定為50～150℃，在100～1000rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌反應(yīng)0.5～25h。隨后加入0.1～15g抗壞血酸，在100～1000rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌反應(yīng)0.5～30h。產(chǎn)物冷卻至室溫后，通過超純水和無水乙醇交替洗滌、離心。在40～100℃的真空干燥箱中干燥6～72h，即得到cu2o材料。
7、(2)將上述步驟(1)所得的cu2o、zn2+前驅(qū)體、zr4+前驅(qū)體和超純水通過1.5～15：0.1～3：0.1～5：1.5～15的質(zhì)量比例混合均勻，反應(yīng)溫度設(shè)定為50～250℃，在100～1000rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌反應(yīng)0.5～30h。在40～100℃的真空干燥箱中干燥6～72h。隨后將干燥后的產(chǎn)物在氦氣惰性氣體氣氛下焙燒2～10h，焙燒溫度設(shè)定為200～600℃，即得到znzrox/cu2o材料。
8、可選地，步驟(1)所述cu的前驅(qū)體，包括下述化合物中的一種：
9、cuso4、cucl2·2h2o、cu(ch3coo)2、cu(no3)2·3h2o
10、可選地，步驟(1)所述的還原劑，包括下屬化合物中的一種：
11、檸檬酸鈉、l-抗壞血酸
12、可選地，步驟(2)所述zn2+的前驅(qū)體，包括下述化合物中的一種：
13、zn(no3)2·6h2o、zn(ch3coo)2、zn(oh)2、zn2(oh)2co3
14、可選地，步驟(2)所述zr4+的前驅(qū)體，包括下述化合物中的一種：
15、zr(no3)4·5h2o、zrocl2·8h2o
16、可選地，步驟(2)中所加入的znzrox金屬前驅(qū)體的質(zhì)量為cu2o質(zhì)量的0.02～0.4倍，其中zn與zr的物質(zhì)的量之比為1.0～5.0。
17、可選地，步驟(2)中在200～600℃溫度下氦氣惰性氣體氣氛處理1～10h。
18、可選地，步驟(1)、(2)所述的超純水，可以替換為去離子水。
19、與已有的技術(shù)相比，本專利技術(shù)實(shí)施例提供的方案能夠產(chǎn)生如下有益效果：
20、本申請實(shí)施例所提供的一種cu2o負(fù)載znzrox的復(fù)合金屬氧化物反相催化劑結(jié)構(gòu)的制備原理，選擇含銅化合物作為前驅(qū)體，選取檸檬酸鈉作為還原劑，采用氫氧化鈉作為沉淀劑，通過液相還原法制備了cu2o載體負(fù)載znzrox金屬氧化物的反相結(jié)構(gòu)。其活性中心分布相對(duì)均勻，增加了催化劑與反應(yīng)物之間的接觸面積，提供足夠的反應(yīng)活性位點(diǎn)，從而有利于提升加氫活性與甲醇選擇性。同時(shí)，本專利技術(shù)制備工藝和方法簡單可行，成本低廉，條件溫和，重現(xiàn)性好，可控性強(qiáng)。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種Cu2O負(fù)載ZnZrOx復(fù)合金屬氧化物反相催化劑，其特征在于，包括：含Cu2O載體和ZnZrOx氧化物的反相催化劑，x取值為1-3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Cu2O負(fù)載ZnZrOx復(fù)合金屬氧化物反相催化劑，其特征在于，Cu2O載體的粉末狀尺寸為10～2000nm，ZnZrOx氧化物的粉末狀尺寸為1～100nm。
3.制備如權(quán)利要求1或2所述反相催化劑的方法，其特征在于，其制備方法具體包含以下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述含Cu2+前驅(qū)體為下述化合物中的一種：
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述的還原劑，包括下屬化合物中的一種：檸檬酸鈉、L-抗壞血酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述Zn2+的前驅(qū)體，包括下述化合物中的一種：
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述Zr4+的前驅(qū)體，包括下述化合物中的一種：
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所加入的Zn2+前驅(qū)體和Zr
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟(1)、(2)所述的超純水能替換為去離子水。
10.權(quán)利要求1或2所述反相催化劑的應(yīng)用，其特征在于：應(yīng)用固定床反應(yīng)器，通入摩爾比為CO2/H2/N2＝1/1.0～5.0/0.5～5的混合氣體，流速控制在10～150mL/min，反應(yīng)壓力維持在0.5～5MPa，反應(yīng)溫度設(shè)定為180～300℃。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種cu2o負(fù)載znzrox復(fù)合金屬氧化物反相催化劑，其特征在于，包括：含cu2o載體和znzrox氧化物的反相催化劑，x取值為1-3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的cu2o負(fù)載znzrox復(fù)合金屬氧化物反相催化劑，其特征在于，cu2o載體的粉末狀尺寸為10～2000nm，znzrox氧化物的粉末狀尺寸為1～100nm。
3.制備如權(quán)利要求1或2所述反相催化劑的方法，其特征在于，其制備方法具體包含以下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述含cu2+前驅(qū)體為下述化合物中的一種：
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述的還原劑，包括下屬化合物中的一種：檸檬酸鈉、l-抗壞血酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王寧，王佳悅，陳標(biāo)華，代成娜，劉寧，徐瑞年，于剛強(qiáng)，
申請(專利權(quán))人：北京工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。