[发明专利]一种用于CO2

说明书

本发明公开了一种用于CO₂催化加氢的Cu‑Zn/MOF催化剂的制备方法，涉及催化剂设计领域。本发明采用研磨法，先后将Zn、Cu负载于MOF上以得到催化剂，其催化活性在140℃、常压环境下即可使CO₂的反应转化率达到93％，产物甲醇的产率也高达56％，降低了反应条件要求，解决了现有催化剂催化活性需要高温高压下才能发挥的技术问题；本发明采用研磨法制备Cu‑Zn/MOF催化剂，可以采用大型研磨机实现工业化生产，达到公斤级的生产，方便满足日后大规模实现CO₂催化加氢制备甲醇的要求。

技术领域

本发明涉及催化剂设计领域，具体涉及的是一种用于CO₂催化加氢的Cu-Zn/MOF催化剂的制备方法。

背景技术

CO₂催化加氢制备甲醇等高附加值化学品，是应对当下越来越严峻的化石燃料消耗危机的有力手段之一。其反应过程需要催化剂的辅助，现如今，应用于CO₂催化加氢制备甲醇场景的催化剂也是五花八门，各种金属基催化剂各有优良，鉴于很多金属的稀缺性，就要求我们对多种金属基催化剂进行深入研究，以避免某种资源的稀缺带来的产能影响。

以Cu-Zn基催化剂为例，Cu-Zn基催化剂也是对CO₂进行催化加氢制备甲醇化学反应中表现出较高催化活性的催化剂，将CuO和/或ZnO负载在活性碳上就能制备成CuO/AC、ZnO/AC和Cu-Zn/AC催化剂，得到三种催化剂中，Cu-Zn/AC催化剂活性最高，140℃的催化反应维度下，Cu-Zn/AC催化剂对CO₂的催化转化率高达78％。专利申请公开号为CN113351251A、专利申请名称为一种核壳催化剂、其制备方法及应用的专利申请文件也公开了一种Cu-Zn基催化剂的制备方法，该技术先将Cu、Zn、2,5-二羟基对苯二甲酸混合反应得到催化剂前驱体，再将催化剂前驱体经过焙烧和还原，即可获得所述核壳催化剂，该催化剂主要针对采用CO、CO₂和H₂制备甲醇的反应过程，催化反应温度为170～200℃，反应压力为4.8～5.2MPa，相当于48～52个大气压，反应压力和反应温度都不算低，对于CO₂催化加氢制备甲醇来说反应条件依然比较苛刻，因此对于Cu-Zn基催化剂，还需要进一步研究，以使得反应条件更稳温和，满足日后大规模实现CO₂催化加氢制备甲醇的要求。

发明内容

本发明旨在提供一种用于CO₂催化加氢的Cu-Zn/MOF催化剂的制备方法，在针对CO₂进行催化加氢制备甲醇等高附加值化学产品化学反应中，用解决现有催化剂催化活性需要高温高压下才能发挥的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于CO₂催化加氢的Cu-Zn/MOF催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将水、ZnO以及与ZnO等摩尔量的2,5-二羟基对苯二甲酸的混合物在磨球研磨机中以30～40Hz的研磨频率进行研磨；

(2)当步骤(1)所述混合物研磨100～120min后，再在混合物中加入含ZnO一半摩尔量的Cu(OH)₂的醇溶液，再研磨100～120min；

(3)研磨完成后，形成的棕红色粉末采用醇溶液洗涤并干燥过夜；

(4)将步骤(3)干燥所得物质再研磨100～120min，即可得所需Cu-Zn/MOF催化剂。

作为优选地，所述磨球研磨机的罐体材质为聚甲基丙烯酸甲酯罐子，磨球为5.4g碳化钨球。

作为优选地，所述步骤(1)中，以3mmol ZnO为计，水的加入量为300uL。