[发明专利]一种用于二氧化碳一步加氢制备芳烃的催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种用于二氧化碳一步加氢制备芳烃的催化剂，其特征在于，包括纳米金属氧化物和ZSM-5分子筛，所述纳米金属氧化物占所述催化剂的质量分数为10%～90%，所述ZSM-5分子筛占所述催化剂的质量分数为10%～90%；所述纳米金属氧化物包括Fe₂O₃和金属助剂，所述金属助剂选自ZnO、Cr₂O₃、Y₂O₃、Ga₂O₃、MnO₂、CuO、ZrO₂和CeO₂中的一种或多种；所述纳米金属氧化物中Fe和金属助剂的金属元素的摩尔比为1 :1～10 :1；

所述催化剂通过包括以下步骤的制备方法制备获得：

1）将金属盐溶解在溶液中配制成金属盐溶液；

2）将沉淀剂溶解在溶液中配制成沉淀剂溶液；

3）将步骤2）得到的所述沉淀剂溶液逐滴加到步骤1）得到的所述金属盐溶液中，经反应生成沉淀母液；

4）将所述沉淀母液老化、洗涤，然后干燥、焙烧，得到金属氧化物；

5）按照催化剂组成配比，将步骤4）得到的所述金属氧化物与所述ZSM-5分子筛混合。

2.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述ZSM-5分子筛选自SiO₂/Al₂O₃摩尔比为25～200的ZSM-5分子筛中的一种或多种。

3.如权利要求1或2所述的催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将金属盐溶解在溶液中配制成金属盐溶液；

2）将沉淀剂溶解在溶液中配制成沉淀剂溶液；

3）将步骤2）得到的所述沉淀剂溶液逐滴加到步骤1）得到的所述金属盐溶液中，经反应生成沉淀母液；

4）将所述沉淀母液老化、洗涤，然后干燥、焙烧，得到金属氧化物；

5）按照催化剂组成配比，将步骤4）得到的所述金属氧化物与所述ZSM-5分子筛混合，制备获得所述催化剂。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，还包括以下特征中任一项或多项：

1）步骤1）中，所述金属盐选自盐酸盐、硝酸盐、溴化盐、乙酸盐、草酸盐和铵盐中的一种或多种；

2）步骤1）中，所述溶液为水溶液；

3）步骤1）中，所述金属盐溶液的浓度为0.1～1 mol/L；

4）步骤2）中，所述沉淀剂选自碳酸钠、氢氧化钠、乙酸钠、碳酸钾、氢氧化钾和乙酸钾中的一种或多种；

5）步骤2）中，所述溶液为水溶液；

6）步骤2）中，所述沉淀剂溶液的浓度为0.1～2 mol/L；

7）步骤3）中，反应温度为10～80 ^oC；

8）步骤3）中，所述反应在超声震荡器中进行，震荡功率为50～200 W；

9）步骤3）中，在反应完成后，所述沉淀母液的pH为7～11；

10）步骤4）中，老化温度为40～100 ^oC，老化时间为0.1～10 h；

11）步骤4）中，洗涤条件为：每克滤饼加入20～100 mL去离子水，采用超声震荡洗涤，功率为30～130 W，然后离心得到滤饼，如此反复0～8次；

12）步骤4）中，干燥温度为60～120 ^oC，干燥时间6～24 h；

13）步骤4）中，焙烧温度为250～600 ^oC，焙烧时间1～8 h。

5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤5）中，所述混合为机械混合、研磨混合或球磨混合。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述机械混合包括以下步骤：将所述金属氧化物与所述ZSM-5分子筛进行压片、过筛的得到20～80目的纳米颗粒，装入玻璃容器中，通过震动实现均匀混合。