[发明专利]一种以CuFeO2@GO为前驱体的高分散二氧化碳加氢催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种以CuFeO₂@GO为前驱体的高分散二氧化碳加氢催化剂及其制备方法和应用。所述制备方法，包括以下步骤：S1)将铁盐和铜盐在溶剂中混合至均一溶液，将沉淀剂加入上述溶液中，搅拌至沉淀剂全部溶解，得到悬浮液；S2)将氧化石墨烯加入到上述悬浮液中，搅拌均匀后，加入还原剂，得到溶液体系；S3)将上述溶液体系进行水热反应，得到高分散的CuFeO₂@GO。本发明在水热反应中加入氧化石墨烯，有效抑制了CuFeO₂颗粒的团聚现象。所制备的催化剂制备周期短、原料简单易得、还原时间较短，对于二氧化碳加氢制液体燃料的反应具有较高的CO₂转化率及烃类的选择性。

技术领域

本发明涉及催化技术领域，尤其涉及一种以CuFeO₂@GO为前驱体的高分散二氧化碳加氢催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

以煤、石油、天然气进一步加工得到的含碳液体燃料，拥有能量密度高，易储存运输的优点，已成为交通运输中的首选燃料。随着我国交通运输量的不断上涨，相应的化石燃料的消耗量和CO₂的排放量也随之增大。过度CO₂排放造成的温室效应已逐渐成为一个严重的环境问题，CO₂的捕获和利用被逐渐提上日程。近年来，将二氧化碳和氢气通过改性费托合成反应，转化成交通运输所需的液体燃料，已成为缓解温室效应的有效途径。

二氧化碳加氢制液体烃类涉及逆水煤气(RWGS)反应和费托合成(FTS)两步反应，Cu基催化剂对RWGS反应有很好的催化活性，Fe基催化剂是FTS的活性相。Cu和Fe的双金属组合一方面可以降低FTS反应中C-C耦合的动力学势垒，更有利于生成长链碳氢化合物；另一方面还可以降低限速步骤中的动力学势垒，从而促进CO₂的转化。双金属体系CuFeO₂一方面将Cu和Fe活性相耦合在一个反应体系中，另一方面，在氢气还原过程中，CuFeO₂中的Cu⁺可以通过氢溢流的作用，促进Fe³⁺还原为Fe⁰，进而在反应气氛下，促进Fe⁰原位渗碳形成烃类合成的活性位点χ-Fe₅C₂。CuFeO₂在二氧化碳和氢气的反应气氛下，能够形成数量上最多的Cu-χ-Fe₅C₂界面位点，可以显著降低发生C-C耦合的碳化物机制和CO插入机制的动力学势垒，从而更有利于长链碳氢化合物的形成。

但是，CuFeO₂的晶粒尺寸在3-5μm，较大的晶粒尺寸在反应过程中通常会发生颗粒的烧结和团聚，导致与反应气的接触面积变小，进而使催化剂的性能下降。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种以CuFeO₂@GO为前驱体的高分散二氧化碳加氢催化剂及其制备方法和应用，所述催化剂具有较高的分散性，进而具有较高的催化活性。

本发明提供了一种以CuFeO₂@GO为前驱体的高分散二氧化碳加氢催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1)将铁盐和铜盐在溶剂中混合至均一溶液，将沉淀剂加入上述溶液中，搅拌至沉淀剂全部溶解，得到悬浮液；

S2)将氧化石墨烯加入到上述悬浮液中，搅拌均匀后，加入还原剂，得到溶液体系；

S3)将上述溶液体系进行水热反应，得到高分散的CuFeO₂@GO。

优选的，所述铁盐选自硝酸铁及其水合物、氯化铁及其水合物、乙酸铁及其水合物、硫酸铁、硫酸亚铁、乙酰丙酮铁中的一种或几种。

优选的，所述铜盐选自硝酸铜及其水合物、氯化铜及其水合物、乙酸铜及其水合物、硫酸铜、乙酰丙酮铜中的一种或几种。