【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及甲醇合成領域，尤其涉及一種通過濺射法制備的低溫甲醇合成催化劑及其制備方法與應用。
技術介紹
1、在化工領域，甲醇是一種重要的原材料，通常用于制備甲醛、乙酸、甲基丙烯酸等化學品。另外甲醇作為燃料電池的氫供給能源載體也受到了廣泛研究。而由合成氣直接制備甲醇的技術近年來也蓬勃發展，其中最關鍵的就是高效催化劑的研發。
2、在工業上，由合成氣直接制備甲醇的催化劑，需要在長時間高溫運行下保持高轉化率、高選擇性和高穩定性。含cu催化劑在甲醇合成反應中可以展示出較高的活性，其中cuzn催化劑受到了廣泛研究。與浸漬法相比，共沉淀法可以展示出更高的活性，因為cu和zn是在分子水平上互相混合的。通常當cu的含量在40％-60％時，甲醇合成收率最大。而zn則作為載體使cu高度分散，抑制銅顆粒的燒結從而延長催化劑使用壽命。
3、以合成氣為原料合成甲醇的反應，是分子數減少并伴隨劇烈放熱的反應。在熱力學上，越是低溫高壓，越對反應有利。因此，為了高效合成甲醇，除去反應放熱也是一項重要的研究內容。目前的工藝是在250℃-300℃，5mpa-10mpa的反應條件下，使用cu催化劑在固定床反應裝置中進行的。因此很難除去反應放熱，在嚴格控制溫度的情況下，平衡轉化率為20％-30％。另外，將未反應的氣體重新收集，也會提高反應的運行成本。
4、因此，現有技術還有待于改進和發展。
技術實現思路
1、鑒于上述現有技術的不足，本專利技術的目的在于提供一種通過濺射法制備的低溫甲醇合成
2、本專利技術的技術方案如下：
3、本專利技術的第一方面，提供一種通過濺射法制備的低溫甲醇合成催化劑，其中，包括載體和通過濺射方法固定于所述載體上的活性金屬。
4、可選地，所述載體由共沉淀法制備得到；
5、所述載體選自cuzn載體、znal載體和cecr載體中的一種；
6、所述活性金屬選自cu、pd和pt中的一種；
7、所述載體與所述活性金屬的質量比范圍為0.1％-10％。
8、本專利技術的第二方面，提供一種本專利技術所述的低溫甲醇合成催化劑的制備方法，其中，所述制備方法包括：
9、步驟1、制備載體；
10、步驟2、將所述載體放入濺射裝置內，并安裝靶材，將所述靶材上的活性金屬濺射在載體上，得到所述低溫甲醇合成催化劑。
11、可選地，所述步驟1具體包括：
12、步驟11、配制可溶性金屬鹽的水溶液，記為鹽溶液a；配制堿溶液，記為堿溶液b；
13、步驟12、將所述鹽溶液a與堿溶液b加入水中，在攪拌下反應；
14、步驟13、待反應完成后，停止攪拌，將反應得到的沉淀物進行老化；
15、步驟14、老化完畢后，對沉淀物進行純化處理，經焙燒后，得到所述載體。
16、可選地，所述步驟11中，所述堿溶液中的堿選自碳酸銨、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或幾種；
17、所述步驟12中，反應溫度為30℃-90℃；反應過程ph維持在3-11之間；
18、所述步驟13中，老化時間為2h-24h；
19、所述步驟14中，焙燒溫度為350℃-550℃，焙燒時間為3h-8h。
20、可選地，所述步驟2具體包括：
21、步驟21、將所述載體放入桶式濺射裝置的六角桶的底部，并安裝靶材；
22、步驟22、通過排氣將濺射裝置壓力降低為9.9×10-4pa，隨后向濺射裝置內導入惰性氣體直至壓力達到1pa，將所述靶材上的活性金屬濺射在載體上，得到所述低溫甲醇合成催化劑。
23、可選地，所述步驟21中，靶材為金屬靶材或金屬氧化物靶材；
24、所述步驟22中，濺射時間為5min-720min；射頻輸出為100w-400w。
25、本專利技術的第三方面，提供一種本專利技術所述的通過濺射法制備的低溫甲醇合成催化劑在催化合成氣制備甲醇中的應用。
26、本專利技術的第四方面，提供一種合成氣制備甲醇的方法，其中，包括步驟：
27、將本專利技術所述的通過濺射法制備的低溫甲醇合成催化劑破碎后，放入反應釜中，并加入溶劑；
28、向反應釜內通入合成氣置換出空氣后，用合成氣將反應釜內壓力升至預定壓力，同時開始攪拌，然后將反應釜內溫度升至預定溫度，并維持預定時間，得到甲醇。
29、可選地，催化劑質量為0.5-5g；溶劑體積為10-50ml；溶劑為丁醇；反應壓力為2-5mpa；預定溫度為150-190℃；預定時間為20h；攪拌速度為2000rpm。
30、有益效果：本專利技術濺射方法制備的低溫甲醇合成催化劑具有優異的催化活性、良好的水熱穩定性以及穩定的使用壽命。本專利技術中的濺射方法原理簡單，操作簡便。
31、本專利技術使用的濺射裝置可以通過施加電壓，將靶材(如金屬靶材或金屬氧化物靶材)上的催化活性組分，以原子或分子的形式固定在載體上。經過濺射后，催化活性組分粒子小、與載體間的作用力強。這不僅提高了低溫甲醇合成催化劑的催化活性，還提高了低溫甲醇合成催化劑的穩定性。
32、本專利技術使用的濺射裝置可以通過調節射頻輸出來改變來自靶材的催化活性組分在載體上的分散度。與傳統的浸漬法相比，催化活性組分分散度更高，抗燒結能力更強。
33、與浸漬法制備的催化劑相比，由濺射法制備的催化劑可實現在低溫條件下，直接轉化合成氣為甲醇，且催化劑具備更高的催化活性、更高的轉化率、更高的甲醇選擇性。
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1.一種通過濺射法制備的低溫甲醇合成催化劑，其特征在于，包括載體和通過濺射方法固定于所述載體上的活性金屬。
2.根據權利要求1所述的通過濺射法制備的低溫甲醇合成催化劑，其特征在于，所述載體由共沉淀法制備得到；
3.一種權利要求1-2任一項所述的低溫甲醇合成催化劑的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
4.根據權利要求3所述的低溫甲醇合成催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟1具體包括：
5.根據權利要求4所述的低溫甲醇合成催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟11中，所述堿溶液中的堿選自碳酸銨、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或幾種；
6.根據權利要求3所述的低溫甲醇合成催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟2具體包括：
7.根據權利要求6所述的低溫甲醇合成催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟21中，靶材為金屬靶材或金屬氧化物靶材；
8.一種權利要求1-2任一項所述的通過濺射法制備的低溫甲醇合成催化劑在催化合成氣制備甲醇中的應用。
9.一種合成氣制備
10.根據權利要求9所述的合成氣制備甲醇的方法，其特征在于，催化劑質量為0.5-5g；溶劑體積為10-50mL；溶劑為丁醇；反應壓力為2-5MPa；預定溫度為150-190℃；預定時間為20h；攪拌速度為2000rpm。
...【技術特征摘要】
1.一種通過濺射法制備的低溫甲醇合成催化劑，其特征在于，包括載體和通過濺射方法固定于所述載體上的活性金屬。
2.根據權利要求1所述的通過濺射法制備的低溫甲醇合成催化劑，其特征在于，所述載體由共沉淀法制備得到；
3.一種權利要求1-2任一項所述的低溫甲醇合成催化劑的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
4.根據權利要求3所述的低溫甲醇合成催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟1具體包括：
5.根據權利要求4所述的低溫甲醇合成催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟11中，所述堿溶液中的堿選自碳酸銨、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或幾種；
<...【專利技術屬性】
技術研發人員：劉廣波，椿大輝，高煒哲，椿范立，吳晉滬，高雨柔，徐璽，李建青，武景麗，
申請(專利權)人：中國科學院青島生物能源與過程研究所，
類型：發明
國別省市：
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