[发明专利]一种用于二氧化碳还原的高分散铜锌催化剂的制备方法及其使用方法

摘要

本发明提出一种用于二氧化碳还原的高分散铜锌催化剂的制备方法及其使用方法。该方法先合成具有均匀粒径的氧化铜纳米粒子前驱体，然后经过液相合成制备得到ZIF‑8 MOFs包覆的氧化铜复合纳米材料，经程序升温焙烧后得到氮掺杂碳骨架包覆的高分散铜锌催化剂。本发明的特点是该方法在制备MOFs材料ZIF‑8过程中加入氧化铜纳米粒子，从而使得氧化铜纳米颗粒均匀的原位负载于MOFs中，在经高温煅烧后得到碳骨架包覆的高分散锌的同时，也实现了铜的还原和再分散，而碳骨架中也存在大量的吡啶氮，开发了一种吡啶氮掺杂碳骨架支撑的高分散铜锌催化剂的新型制备技术，并将该催化剂应用于二氧化碳加氢还原制备一氧化碳反应中，具有优异的催化活性，高分散的铜锌活性位点以及大量吡啶氮的存在都对催化活性的提升有很大的促进作用。

主权项

1.一种用于二氧化碳还原的高分散铜锌催化剂的制备方法，其特征在于包含以下步骤：1）配制质量分数10%的硝酸铜的有机醇溶液，然后加入一定量的水以及有机酸，室温下搅拌至少1小时，得到混合溶液A，其中硝酸铜的有机醇溶液与水以及有机酸的质量比为20‒50:1:1；2）将混合溶液A转移至水热反应釜中，在150‒180 °C下恒温反应3‒12小时，随后取出反应釜，冷却至室温，得到样品B；3）配制质量分数为5%的锌盐甲醇溶液，与一定量的样品B混合，室温下搅拌至少30分钟，得到样品C，其中样品B占锌盐甲醇溶液质量分数的20%‒60%；4）配制质量分数为5%的2‑甲基咪唑甲醇溶液，并将其与样品C混合，室温下搅拌6‒24小时，然后离心、并用甲醇充分洗涤，经干燥后得到样品D；其中2‑甲基咪唑与锌离子的摩尔比为2‒10:1；5）在流动的惰性气体气氛下，将样品D在管式炉中以1‒5 °C/min的升温速率升温至300‒400 °C并维持至少2小时，随后以5‒10 °C/min的升温速率升温至500‒800 °C并维持至少2小时，然后降至室温，即得到所需的高分散铜锌催化剂，其中惰性气体的体积空速为600‒1200 h^‑1。