[发明专利]一种棒状β-Mo2C的可控合成及其在逆水汽变换反应中的应用

说明书

本发明公开了一种一维棒状β‑Mo₂C的可控合成及其在逆水汽变换反应中的应用，属于二氧化碳催化转化利用领域，产物为高附加值的CO。本发明通过将仲钼酸铵溶于去离子水与HNO₃的混合溶液中水热得到具有均匀棒状形貌的三氧化钼，并在100～160ml/min的20vt％CH₄/H₂混合气中于590～800℃程序升温碳化，得到一种一维棒状形貌的碳化钼。与纳米颗粒堆积的碳化钼相比，其具有更高的比表面积和更多的活性中心的数目，无论在单纯催化作用下及冷等离子体与碳化钼协同作用下的逆水汽变换反应中都具有优异的CO₂转化率及CO选择性。

技术领域

本发明属于二氧化碳催化转化利用领域，具体涉及一维棒状β型碳化钼单纯催化、一维棒状β型碳化钼与冷等离子体协同催化逆水汽变换反应制取一氧化碳。

背景技术

随着全球人口的增长以及工业化进程的加快，自上世纪以来，全球二氧化碳的排放量急剧上升，仅2016年全年，全球CO₂的排放量就高达321亿吨。二氧化碳的大量排放引起的海水酸化、气候变暖等环境问题日益严重，成为亟待解决的社会问题之一。与此同时，二氧化碳也是世界上含量最丰富的C1资源。因此，将二氧化碳通过催化转化等方法转化为高附加值的合成气、甲醇、低碳烯烃、醛、酸、醚、酯等，具有重要的意义。

CO₂催化加氢生成CO和H₂O(CO₂+H₂＝CO+H₂O，ΔH_298K＝41.2kJ/mol)的反应被认为是CO₂转化最重要、最有前景的反应之一。通过此反应，CO₂被转化为CO，为通过非化石资源路线制取合成气提供了可能，成为未来构建绿色化工体系，减少CO₂排放的基础。

目前，用于上述反应体系的催化剂主要分为贵金属催化剂和非贵金属催化剂。贵金属催化剂主要为Pt/TiO₂,Rh/Al₂O₃,Pd-La₂O₃/MWCNT等，其在上述反应体系中表现出优异的活性 (Applied Catalysis A-General,2012,423:100-107.)，但催化剂的成本较高，不利于大规模工业化应用。非贵金属催化剂主要包括Cu基催化剂和Ni基催化剂，其中Cu基催化剂普遍稳定性较差，而Ni基催化剂则对CO的选择性较差。

我们实验室的前期工作表明：具有面心立方结构的α-MoC_1-x有较好的逆水汽变换催化活性，通过贵金属的负载，活性可以进一步提升；但是，具有六方密堆积结构的β-Mo₂C的活性很低，见图2。我们发现通过水热法合成棒状的氧化钼前驱体，控制碳化过程，可制备高比表面积、具有一维棒状形貌的β-Mo₂C。上述一维棒状β-Mo₂C催化剂在逆水汽变换中的反应性能尚未见报道。