一种二氧化碳加氢制甲醇的泡沫金属催化剂及其制备方法

文献发布时间：2024-04-18 20:01:23

技术领域

本发明涉及加氢催化领域，尤其涉及一种二氧化碳加氢制甲醇的泡沫金属催化剂及其制备方法。

背景技术

如何使CO

热催化CO

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供一种具有高活性、高选择性的用于二氧化碳加氢制甲醇的泡沫金属催化剂及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种二氧化碳加氢制甲醇的泡沫金属催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)金属Cu泡沫预处理：将Cu泡沫置于稀盐酸中超声处理除去表面氧化层，然后清洗烘干；

2)将草酸溶液、二水合乙酸锌溶液、助剂金属硝酸盐溶液混合，然后加入硝酸，搅拌；

3)将步骤1)处理后的金属Cu泡沫和步骤2)的混合溶液水热反应，然后清洗，干燥，焙烧。

步骤1)中，具体为：将Cu泡沫薄片裁剪为(0.5～5)*(0.5～5)mm的小块，称取1～5gCu泡沫薄片置于0.5～3mol L

步骤2)中，草酸溶液的浓度为0.5～3mol/L，硝酸的浓度为6～8mol/L，Zn元素与硝酸的摩尔比为0.2～2。

步骤2)中，所述搅拌为30～60℃下搅拌2～12h。

步骤3)中，水热反应的温度为120～170℃，水热时间为12～24h。

步骤3)中，所述清洗为50～100mL蒸馏水冲洗5～10次。

步骤3)中，所述干燥为30～60℃烘箱中，干燥2～12h。

步骤3)中，焙烧为空气气氛下300～550℃焙烧2～12h。

所述催化剂组成为Cu泡沫、ZnO及其他金属氧化物MO

所述的泡沫金属催化剂用于二氧化碳加氢制甲醇反应，具体反应条件为：采用固定床反应器，二氧化碳加氢反应压力为10～100bar，反应温度为180～320℃，H

相对于现有技术，本发明技术方案取得的有益效果是：

1、本发明催化剂显示出优良的二氧化碳加氢选择制甲醇的活性和选择性，二氧化碳转化率大于23％，甲醇选择性可达69％以上；

2、本发明利用Cu泡沫自身的化学活性在其骨架表面内源生长形成结构催化剂，在水热刻蚀过程加入硝酸以增强对Cu泡沫表面的刻蚀，使其暴露出更多缺陷位点，便于助剂负载；通过调控助剂组分、含量及元素比例，增大催化剂的有效比表面积及表面Cu的分散，显著提高催化剂的转化性能；

3、本发明Cu泡沫具有良好的传质传热性能，能够及时疏散反应过程产生的热量，避免因温度过高导致活性组分团聚使催化剂失活的问题，以此提高催化剂的长期稳定性；

4、本发明催化剂制备工艺简单，无需成型，机械强度高，重复性好，工业化生产成本较低，易于进行规模放大生产应用前景良好。

附图说明

图1为清洗后的Cu泡沫的SEM图；

图2为对比例1中提供的草酸+硝酸刻蚀后的Cu泡沫的SEM图；

图3为实施例1中提供的ZnO-Al

图4为实施例1和对比例3催化剂的稳定性能图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明做进一步详细说明。

实施例1

首先将Cu泡沫薄片裁剪为1.5*1.5mm的小块，称取2g Cu泡沫薄片置于50mL浓度1mol L