[发明专利]一种二氧化钛负载钌催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种二氧化钛负载钌催化剂的制备方法，包括如下步骤：将钛酸酯的乙酸乙酯溶液升温至50～80℃，然后在搅拌状态下，向钛酸酯的乙酸乙酯溶液中加入水，继续搅拌至干，得到白色粉末；将所述白色粉末焙烧，得到TiO₂载体；将所述TiO₂载体与RuCl₃的水溶液混合，然后升温至70～90℃搅拌至干，再在110～130℃干燥，得到负载RuCl₃的TiO₂；将负载RuCl₃的TiO₂在氢气气流中进行还原反应，得到二氧化钛负载钌催化剂。采用本发明所提供的方法能够得到介孔结构的TiO₂载体，且所得催化剂对二氧化碳的甲烷化反应具有优异的催化活性。

技术领域

本发明涉及甲烷化反应催化剂的技术领域，尤其涉及一种二氧化钛负载钌催化剂及其制备方法。

背景技术

经济的发展造成了二氧化碳大量排放，给全球环境气候带来了诸多问题。近年来，将二氧化碳催化甲烷化，把廉价的二氧化碳转化为有用的燃料甲烷，能够实现二氧化碳的有效利用，促进碳循环，因此，二氧化碳甲烷化受到了广泛关注。

贵金属颗粒表面易吸附反应物，且强度适中，利于形成中间“活性化合物”，具有较高的催化活性，是重要的催化剂材料。在二氧化碳甲烷化催化剂中，各种金属催化剂，按照活性大小的排列顺序为Ru>Ir>Rh>Ni>Co>Os>Pt>Fe>Mo>Pd>Ag。Ru催化剂具有非常好的低温甲烷化催化活性和选择性，避免了高温下催化剂积碳造成的失活，因此，Ru催化剂是二氧化碳甲烷化反应中活性最高的催化剂。现有技术通常将Ru负载于载体上，用于催化二氧化碳甲烷化反应，在常用的载体中，TiO₂由于具有优异的化学稳定性、无毒和成本低的优势，被广泛作Ru系催化剂的载体。现有技术通常直接以二氧化钛粉末或纳米管作为载体，负载Ru，但该方法在制备过程中，Ru易团聚，导致所得催化剂中Ru分布不均匀，催化剂活性不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种二氧化钛负载钌催化剂及其制备方法。采用本发明提供的制备方法能够得到钌分布均匀的二氧化钛负载钌催化剂。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种二氧化钛负载钌催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将钛酸酯的乙酸乙酯溶液升温至50～80℃，然后在搅拌状态下，向钛酸酯的乙酸乙酯溶液中加入水，继续搅拌至干，得到白色粉末；

(2)将所述白色粉末焙烧，得到TiO₂载体；

(3)将所述TiO₂载体与RuCl₃的水溶液混合，然后升温至70～90℃搅拌至干，再在110～130℃干燥，得到负载RuCl₃的TiO₂；

(4)将负载RuCl₃的TiO₂在氢气气流中进行还原反应，得到二氧化钛负载钌催化剂。

优选的，所述钛酸酯为钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯和钛酸四乙酯中的至少一种。

优选的，所述钛酸酯与乙酸乙酯的体积比为1:2～4。

优选的，所述步骤(1)中，钛酸酯与水的体积比为1:2～3。

优选的，所述水分两次加入，当钛酸酯的乙酸乙酯溶液升温至50～80℃时，加入占总量35～45％的水，继续搅拌20～40min，再将剩余的水加入至体系中。

优选的，所述焙烧的温度为400～550℃，所述焙烧的时间为4～6h。