一种促进二氧化碳加氢制甲醇的催化剂及其应用

技术领域

本发明属于二氧化碳加氢技术领域，具体涉及一种促进二氧化碳加氢制甲醇的负载型催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

二氧化碳被认为是导致全球气候变暖和海洋酸化的主要原因，因此由人类活动引起的大气中二氧化碳浓度的持续升高已成为世界关注的严峻问题。为了助力“碳达峰和碳中和”这一国家战略，研究者致力于将二氧化碳转化为增值化学品，这不仅可以降低大气中二氧化碳的浓度，还可以提供高能化学燃料作为传统化石燃料的替代品。目前，已经能够利用催化加氢技术将二氧化碳转化为芳烃、烯烃、甲酸、甲醇等多种燃料。在众多的二氧化碳转化产品中，甲醇作为一种液态燃料及生产高附加值烯烃和芳烃的重要平台分子，是理想产品之一。

目前工业上利用热催化二氧化碳加氢还原工艺生产甲醇使用的催化剂主要是Cu/ZnO/Al

氧化铟基催化剂已被证实能够用于催化二氧化碳加氢制甲醇。但传统的氧化铟材料大多是体相结构，其比表面积较小，表面催化活性位暴露率低，这不利于二氧化碳的吸附和活化；同时，传统氧化铟基催化剂也存在对甲醇的选择性低和稳定性较差等问题。通过在氧化铟表面加入少量贵金属作为助催化剂是提高其催化二氧化碳加氢制甲醇性能的有效策略之一。这是因为贵金属可以促进二氧化碳和氢气的活化，并提供反应的催化活性位点，从而提高反应活性和选择性。然而，通过常规浸渍法等负载的贵金属助催化剂在反应过程中往往易发生烧结/团聚，导致催化剂易失活。针对以上问题，本发明利用MOF材料的多孔限域效应有效抑制负载的金属助催化剂的迁移和聚集，即通过包埋贵金属Pt，使其进入具有限域作用的多孔前驱体中，再经一步热处理，制得具有高活性、高选择性并且稳定的负载型氧化铟催化剂。

发明内容

本发明是针对现有催化剂的不足，提供一种促进二氧化碳加氢制甲醇的负载型催化剂及其制备方法与应用。该负载型催化剂可以有效活化二氧化碳和氢气，还兼具高活性和高稳定性，可以抑制催化剂的高温失活，从而解决传统催化剂稳定性差、活性低、选择性低等缺点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种促进二氧化碳加氢制甲醇的负载型催化剂，其是利用金属有机框架（MOF）材料In-MIL-68吸附Pt前驱体，并经空气气氛一步热处理，制得的负载型催化剂Pt@In

（1）将硝酸铟和对苯二甲酸溶于N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中，在120 ℃下反应30min，所得沉淀经洗涤、干燥，得到金属有机框架材料In-MIL-68；

（2）在所得In-MIL-68中加入浓度为 7.4 mg·ml

进一步的，步骤（1）中所述硝酸铟和对苯二甲酸的质量比为1:1。

进一步的，所得负载型催化剂中Pt在In

本发明所得负载型催化剂可用于二氧化碳加氢制甲醇的反应中。

本发明的显著效果在于：

（1）本发明在In

（2）本发明方法简单易行，产率可观，催化二氧化碳加氢制甲醇所需的温度更低，且甲醇选择性较高，有利于在已有工艺基础上的推广应用。

附图说明

图1为In

图2为In

图3为In

图4为催化反应前后负载型催化剂Pt

具体实施方式

为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。

实施例1 In-MIL-68的制备

将60 mg In(NO

实施例2 Pt

将200 mg实施例1制得的In-MIL-68分散于50 mL乙醇中，然后分别加入0.135、0.54、1.62 mL浓度为7.4 mg·ml

图1为In

图2为In

实施例3 Pt

所得催化剂的二氧化碳加氢制甲醇效率评价实验在不锈钢高压反应釜装置中进行，采用安捷伦7890B型气相色谱检测甲醇和CO的产量。其实验过程为：将催化剂置于不锈钢高压反应釜中，向其中充入H

图3为In

图4为催化反应前后负载型催化剂Pt

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。