[发明专利]一种高稳定性的CO2

说明书

本发明公开了一种高稳定性的CO₂加氢制乙醇的催化剂的制备及其应用，属于二氧化碳转化技术领域。所述催化剂是由活性组分、结构助剂和载体组成，其中，所述活性组分包括Cu、Pd、Rh、Au、Co、Fe中的一种或几种；所述结构助剂包括ZnO、ZrO₂、TiO₂、Al₂O₃和SiO₂中的一种或几种；所述载体为CeO₂，其中，所述CeO₂进行了还原预处理，预处理气氛为纯H₂或者含有H₂的混合气，预处理温度为250～700℃，预处理时间为0.5～10小时。本发明制备得到的催化剂能够催化CO₂加氢制乙醇，且乙醇选择性大于90％，同时具有较高稳定性。

技术领域

本发明涉及一种高稳定性的CO₂加氢制乙醇的催化剂的制备及其应用，属于二氧化碳转化技术领域。

背景技术

二氧化碳的利用对碳循环和循环经济的发展有重要影响，其催化转化已经引起全世界的关注，其中利用太阳能等可再生能源通过光催化、光电催化制氢，并将其用于二氧化碳的加氢是二氧化碳利用的有效途径。在众多二氧化碳转化的产物中，甲醇是主要的产物，引起了广泛的关注和研究。相比之下，关于二氧化碳加氢制乙醇的研究则较少。乙醇不仅无毒而且是一种更有价值的产品，它可以很容易的转化为高附加值化学品，比如乙烯。乙醇可以从二氧化碳加氢得到，也可以从CO加氢得到，主要的区别在于前者有逆水煤气变换反应。对于二氧化碳加氢制乙醇，需要开发高活性和高乙醇选择性的催化剂。目前，在比较高的二氧化碳转化率水平下，得到比较高或者具有绝对优势乙醇选择性的非均相催化剂还是非常具有挑战性的。

二氧化碳是惰性分子，其加氢的优势产物往往是CO和甲烷，醇类化合物不是热力学有利的产物。相比较甲醇而言，形成乙醇的路径更为复杂，高选择性得到乙醇产品比较困难。铜基催化剂被广泛应用于催化碳氧化合物加氢以及从合成气制含氧化合物，其催化活性和产品选择性强烈依赖于载体或者助剂。对于贵金属催化剂，其活性和产品选择性则依赖于粒径和载体。催化剂的稳定性也是二氧化碳加氢反应中常见的问题，由于产物中大量水的存在，活性组分很容易烧结或者发生相变从而失活。

因此，寻找一种高稳定性且能够高效催化二氧化碳加氢制乙醇的非均相催化剂对于二氧化碳的应用转化非常重要。

发明内容

为了实现上述目的，本发明采用处理过的二氧化铈载体负载活性组分，通过预处理制造合适尺寸的表面缺陷，从而负载活性组分，得到具有高度分散以及比较固定的活性组分，该尺寸的纳米粒子对乙醇的选择性可达90％以上。同时采用结构助剂将活性组分分割开来，进一步阻止了反应过程中活性组分的团聚和烧结，提高了催化剂的稳定性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种高稳定性的二氧化碳加氢制乙醇的催化剂，所述催化剂包括活性组分、结构助剂和载体，其中，所述活性组分包括Cu、Pd、Rh、Au、Co、Fe中的一种或几种；所述结构助剂包括ZnO、ZrO₂、TiO₂、Al₂O₃和SiO₂中的一种或几种；所述载体为CeO₂，其中，所述CeO₂进行了还原预处理，预处理气氛为纯H₂或者含有H₂的混合气，预处理温度为250～700℃，预处理时间为0.5～10小时。

在本发明的一种实施方式中，所述活性组分含量占催化剂总质量的0.01％～2％；结构助剂占催化剂总质量的0～10％，载体占催化剂总质量的88％～99.99％。

在本发明的一种实施方式中，所述活性组分在载体上呈原子级别高度分散。