[发明专利]一种资源化处理二氧化碳和水高选择性合成乙醇的方法

说明书

一种资源化处理二氧化碳和水高选择性合成乙醇的方法，将铜锌铝催化剂放置于反应装置的反应区域后对铜锌铝催化剂进行还原处理，然后在N₂保护下，控制反应区域的温度为160℃，放电条件下向反应装置中通入二氧化碳与水蒸气的混合气体，反应，得到乙醇。本发明通过在放电的条件下，激发电负性气体分子(二氧化碳和水蒸气等)形成带负电的气体离子，带负电的气体离子在工业用铜基催化剂表面发生反应选择性生成乙醇。本发明可实现放电反应和催化反应在同一区域，从而高选择性生成乙醇并且无副产物甲醇。

技术领域

本发明涉及一种二氧化碳资源化利用高选择性生成乙醇的方法，具体涉及一种资源化处理二氧化碳和水高选择性合成乙醇的方法。

背景技术

CO₂是主要的温室气体，在空气中含量约为0.03％，温室效应导致的全球变暖的问题是人类面临的最为严峻的问题之一。同时，二氧化碳是世界上最丰富的碳源，二氧化碳的资源化利用是解决温室效应和能源危机问题的有效途径。

目前二氧化碳的资源化利用方法主要有催化氢化法[Catal.Today.1996,28:261-266,Appl.Catal.1997,150,243-252]、光催化还原法[Applied Catalysis B:Environmental,2002,37:37-48]、电化学还原法[Chemisty Select,2016,1(19):6055-6061]等。其中，催化氢化法通常在高温高压进行，能量消耗大，反应过程中使用易燃易爆氢气，安全性差。而光催化法因催化剂量子产率低，而导致二氧化碳的转化率偏低。而电化学法还原法经济性差。而且这些方法以生成甲醇为主。

由于乙醇不仅是一种高能量密度的清洁能源；作为油品添加剂可以有效的提高油品的性能，提高其辛烷值；同时乙醇还是用途广泛的有机工业原料。因此，所以有必要开发一种有效途径提高二氧化碳资源化利用中乙醇的选择性。

目前，新兴的等离子体法转化二氧化碳，在资源化利用二氧化碳上开辟了新的途径，引起了学者的广泛关注。在非平衡等离子中，气体被电离产生高能电子和高能粒子是激发化学反应的关键，被激发的气体分子或基团发生碰撞，分子重新组合生成目的产物分子。然而，单独等离子体转化二氧化碳，存在反应物的转化率及目的产物的选择性相比于催化途径较低的问题。郭利等[Feul,2015,158:843-847]利用非平衡负离子技术促进CO₂和水反应得到乙醇，但是反应的选择性有限，反应过程会副产一定量的甲醇。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种资源化处理二氧化碳和水高选择性合成乙醇的方法，用于二氧化碳和水高选择性生成目的产物乙醇。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种资源化处理二氧化碳和水高选择性合成乙醇的方法，将铜锌铝催化剂放置于反应装置的反应区域后对铜锌铝催化剂进行还原处理，然后在N₂保护下，控制反应区域的温度为160℃，等离子体放电条件下向反应装置中通入二氧化碳与水蒸气的混合气体反应，得到乙醇。

本发明进一步的改进在于，还原处理的具体过程为：向反应装置中通入H₂，在300℃下还原2h。

本发明进一步的改进在于，二氧化碳与水蒸气的混合气体中水蒸气的质量含量为25.61～63.12％。

本发明进一步的改进在于，二氧化碳的流速为30～120mL/min。

本发明进一步的改进在于，等离子体放电条件具体为：非平衡负电晕等离子体的输入功率为96～480W。