[发明专利]一种用于逆水煤气变换反应的铜基催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及催化剂领域，公开了一种用于逆水煤气变换反应的铜基催化剂及其制备方法。催化剂按以下原料配方制备得到：0.3‑5.4wt％Cu(NO₃)₂·3H₂O，14‑24wt％的Ce(NO₃)₃·6H₂O，4‑7wt％甘氨酸，53‑71wt％去离子水和7‑12wt％中性硅溶胶；所得Cu‑CeO₂催化剂中Cu含量为1‑20wt％。本发明使用硅溶胶法制备出介孔铜铈催化剂，介孔结构使其具有良好的热稳定性，克服了传统铜基催化剂热稳定性差的缺点。在反应过程中未发现副产物甲烷的生成，催化剂选择性高，是一种具有高活性和良好稳定性的铜基逆水煤气变换催化剂，有着极高的工业应用价值。

技术领域

本发明涉及催化剂领域，尤其涉及一种用于逆水煤气变换反应的铜基催化剂及其制备方法。

背景技术

近年来，随着CO₂大量排放引起的温室效应日益严重，CO₂的转化和应用研究日见活跃，其中二氧化碳逆水煤气变换反应(CO₂+H₂＝CO+H₂O)被认为是最有应用前景的反应之一，所以开发具有高活性、高稳定性和高选择性的逆水煤气变化反应催化剂对二氧化碳的利用和能源的生产具有重大的意义。

逆水煤气变化反应是一个可逆反应，一般情况下，适用于水煤气变换反应的催化剂也适用于逆水煤气变化反应，这类催化剂以铜基催化剂为主。但是逆水煤气变换反应属于吸热反应，高温有利于二氧化碳的转化和一氧化碳的形成。虽然铜基催化剂具有良好的选择性，但其热稳定差，高温下易烧结，活性也不够高。虽然贵金属催化剂能够具有较高的活性和稳定性，但是催化剂成本过高限制了工业化生产，因此具有高活性和良好稳定性的铜基逆水煤气变换催化剂是最具工业化前景的逆水煤气变换反应催化剂，还有待开发。

申请号为201310120254.2的中国专利公开了一种用于逆水煤气变换反应的Cu-Zn基催化剂，通过在铜基催化剂中加入Zn和过渡金属、碱金属、碱土金属或稀土元素中的一种或几种，得到了低温下具有较高反应活性和较高CO选择性的催化剂，但是在高温下，铜基催化剂易烧结，适用于逆水煤气变换反应的高活性高稳定性的铜基催化剂还未见报道。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于逆水煤气变换反应的铜基催化剂及其制备方法，解决了高温下铜基催化剂不稳定的问题，得到了一种适用于高温逆水煤气变换反应的高活性高稳定性高选择性的铜基催化剂。

本发明的具体技术方案为：所述催化剂按以下原料配方制备得到：0.3-5.4wt％Cu(NO₃)₂·3H₂O，14-24wt％Ce(NO₃)₃·6H₂O，4-7wt％甘氨酸，53-71wt％去离子水和7-12wt％中性硅溶胶；所得催化剂的活性组分为Cu，其中Cu含量为1-20wt％。

作为优选，催化剂原料中Cu(NO₃)₂的量为3.52wt％，催化剂中Cu的量为10wt％。

该催化剂的制备方法包括以下步骤：

1)溶解：根据催化剂原料配方称取原料，超声波震荡至完全溶解；

2)煅烧：将上述溶液加热到甘氨酸反应完全，冷却至室温，再在400-800℃温度下煅烧2-10h；

3)去除硅溶胶：将所得煅烧产物用NaOH溶液溶解，70-80℃下搅拌3-5h得粗品，再分别用去离子水和乙醇洗涤得到固体粉末；

4)干燥：将固体粉末于80-120℃下干燥2-12h，冷却到室温得到粉末状Cu-CeO₂催化剂。