[发明专利]一种二氧化碳转化制备低碳醇催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种二氧化碳转化制备低碳醇催化剂及其制备方法和应用，属于二氧化碳资源化利用技术领域。所述制备方法为：将混合均匀的钴单质、钴化合物和/或催化剂载体经机械球磨后进行热处理，热处理完成后即得催化剂产品。本发明提供的一种二氧化碳转化制备低碳醇催化剂的制备方法，以钴单质和钴的氧化物或氢氧化物为原料，在机械球磨的作用下将强化单质钴和钴化合物的相互作用，创造Co⁰‑Co^x+双位点，这些双位点可催化醇的生成和碳链的生长，极大地促进了低碳醇的选择性，低碳醇选择性高于90％；所述制备方法具有废液少、成本低廉和过程简单等特点，具有良好应用前景。

技术领域

本发明属于二氧化碳资源化利用技术领域，具体涉及一种二氧化碳转化制备低碳醇的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，二氧化碳的大量排放造成了全球暖化，并威胁了人类发展的可持续性。因此，减少二氧化碳的排放和降低大气中二氧化碳浓度以减缓全球变暖对人类的可持续发展有着极其重要的意义。捕集二氧化碳并将其转化成具有高附加值的燃料和化学品是减少二氧化碳排放和降低大气中二氧化碳浓度的关键手段。其中，低碳醇，如乙醇、丙醇和丁醇等被广泛用作替代燃料以及化工过程的溶剂和原料，具有很大的市场需求。因此将捕获的二氧化碳转化为低碳醇不仅有利于减缓全球暖化，而且有望创造巨大的荆棘效益。

然而，目前二氧化碳加氢制备低碳醇的过程中低碳醇的选择性较低，阻碍了其进一步工业应用。解决该问题的关键是通过优化催化剂的组分基制备方法开发具有高选择性的催化剂。

CN113751062A开了一种用于二氧化碳加氢制乙醇的多孔铜基催化剂及其制备方法，包括以下步骤：将模板剂、铜的可溶性盐溶于溶剂中，通过等体积浸渍法沉积在分子筛上，干燥、焙烧得负载分子筛；将负载分子筛和强碱溶液反应，反应后脱除模板剂，干燥，得样品；将铝源、硅源、强碱、模板剂、样品混合，得凝胶包埋体，然后陈化、干燥得干凝胶；将干凝胶晶化，然后洗涤、干燥、焙烧得铜基催化剂。该催化剂应用于二氧化碳加氢制乙醇，乙醇的选择性低于80％。

CN111434382A公开一种载体负载型氧化钒促进的Rh基催化剂及其制备方法和应用，以分子筛为载体，负载活性组分Rh，V为助剂。该催化剂制备时，采用共浸渍法，将载体浸置于氯化铑，偏钒酸铵的草酸水溶液中，干燥焙烧，得到催化剂。该催化剂适用于二氧化碳及一氧化碳加氢制乙醇反应，但乙醇的选择性低于30％。此外，Rh基催化剂具有价格昂贵，且该制备过程复杂繁琐。

CN111185160A公开了一种负载型催化剂及其制备方法，该催化剂以贵金属Au为活性组分，通过胶体法固载于氧化物载体上，因此该催化剂能够可以提高贵金属的分散，提高了载体之间的相互作用，减少了金属团聚。通过该方法制备的催化剂在二氧化碳加氢反应，乙醇选择性达到94％，但是采用金基催化剂具有价格昂贵等缺点。

综上，目前二氧化碳加氢制备乙醇的催化剂存在乙醇选择性较低、成本高以及制备过程复杂等缺点。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种二氧化碳转化制备低碳醇的催化剂及其制备方法和应用，所述制备方法简单、成本低，所述催化剂在二氧化碳加氢催化制备低碳醇反应中对于低碳醇的选择性高。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种二氧化碳转化制备低碳醇催化剂的制备方法，包括如下步骤：将混合均匀的钴单质、钴化合物和/或催化剂载体经机械球磨后进行热处理，热处理完成后即得催化剂产品。

作为本发明技术方案的进一步优选，钴化合物选自钴的氧化物或氢氧化钴中的一种或多种。

作为本发明技术方案的进一步优选，钴的氧化物选自一氧化钴、三氧化二钴、四氧化三钴中的一种或多种。