一种氧化铝负载铜钴双金属催化剂的制备方法及其应用

    专利查询2026-01-26  5


    本发明属于co2加氢制乙醇领域,具体涉及一种用于co2加氢制乙醇的催化剂。


    背景技术:

    1、乙醇在能源和化工中广泛应用,具有巨大的市场需求,但大多数乙醇是从生物质生产的,这给规模扩大带来额外挑战,增加了对土地和水资源的压力,并对粮食生产构成威胁。而过度使用化石燃料导致二氧化碳排放量迅速增加,对全球生态系统构成了严重的、不可逆转的威胁。直接使用二氧化碳作为生产燃料和化学品的原料是减少二氧化碳排放的最有前途的方法之一,其中热催化二氧化碳加氢被认为是一种生产多种燃料和化学品的有效技术,包括多碳烷烃、汽油、低碳烯烃、长链烯烃、芳烃、羧酸和醇。因此,通过二氧化碳加氢直接生产乙醇,不仅可以减少对化石资源的依赖,而且为二氧化碳的减排、可持续的化学和能源来源铺平道路。由于二氧化碳的惰性,以及c-c键偶联需要更多能量,往往co2转化率和乙醇选择较低。近年来,虽然有大量催化剂被设计和开发用于co2加氢制乙醇,但多数催化剂面临着比表面积与活性位点数量少,乙醇选择性低,催化剂极易失活等缺点。如专利文献cn106975487a公开了一种特定形貌co3o4负载铂催化剂及其在co2加氢合成低碳醇反应中的应用,其总醇的选择性只有20%左右,乙醇在总醇中的占比不到20%,且催化剂原料成本较高。

    2、合金相cuco催化剂常被用于合成气(co和h2的混合气)制低碳醇,如专利文献cn116474781a公开的一种用于合成气制备低碳醇的cuco催化剂。该专利先采用恒定ph共沉淀方法或成核晶化隔离法制备cuco基水滑石前体cuxcoyzna1-co32--ldhs,然后将cuco基水滑石前体在h2气氛中程序升温还原,得到所述cuco催化剂。但是与合成气相比,二氧化碳加氢直接生产乙醇的难度更大,需要整合co2活化以及碳碳键偶联两个催化活性位点,因此,常规为合成气制低碳醇所开发的cuco合金催化剂难以满足co2加氢制乙醇的需求。


    技术实现思路

    1、基于现有co2加氢制乙醇的催化剂成本高、选择性低的不足,本发明的目的在于提供一种氧化铝负载铜钴双金属催化剂的制备方法,采用该方法制备的催化剂催化co2加氢,可显著提高乙醇的选择性。

    2、一种氧化铝负载铜钴双金属催化剂的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:

    3、(1)将一定量的钴盐、铜盐、铝盐、尿素和氟化铵溶解在醇溶剂中,通过溶剂热反应得到前驱体;

    4、(2)前驱体经氢气还原,得到所述氧化铝负载铜钴双金属催化剂。

    5、优选地,所述钴盐为硫酸钴、硝酸钴或氯化钴,所述铜盐为硫酸铜、硝酸铜或氯化铜,所述铝盐为硫酸铝、硝酸铝或氯化铝。

    6、优选地,所述钴盐、铜盐和铝盐的co:cu:al摩尔比为1-4:0.8-1.2:0.8-1.2。

    7、优选地,所述尿素和氟化铵的质量比为5-8:1。

    8、优选地,所述尿素的用量为co、cu和al总摩尔量的1.4-2倍。

    9、优选地,所述醇溶剂为甲醇或乙醇。

    10、优选地,co、cu和al的离子总浓度为0.2-0.3 mol/l,更优选地为0.24-0.26 mol/l。

    11、优选地,所述溶剂热反应的温度为120-200℃,时间为8-24 h,更优选地,所述溶剂热反应的温度为150-180℃,时间为8-12 h。

    12、优选地,所述氢气还原的温度为300-500℃。

    13、更优选地,前驱体先在空气气氛中焙烧,然后在含氢气氛中还原。

    14、优选地,焙烧的温度为300-500℃,时间为4-8h。

    15、采用上述的制备方法制备得到的氧化铝负载铜钴双金属催化剂,所述氧化铝负载铜钴双金属催化剂具有花球状结构。

    16、上述的氧化铝负载铜钴双金属催化剂在二氧化碳加氢制乙醇中的应用。

    17、优选地,二氧化碳加氢的反应条件: h2/co2摩尔比为2.5-3.5:1,反应压强1-3.5mpa,反应温度200-350℃,空速6000-12000 ml·gcat-1·h-1。

    18、有益效果:

    19、与现有co2加氢制乙醇的催化剂相比,采用本发明方法制备的铜钴双金属催化剂对co2加氢制乙醇反应具有优异的催化活性,可显著提高反应中乙醇产物的选择性。



    技术特征:

    1.一种氧化铝负载铜钴双金属催化剂的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:

    2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述钴盐为硫酸钴、硝酸钴或氯化钴,所述铜盐为硫酸铜、硝酸铜或氯化铜,所述铝盐为硫酸铝、硝酸铝或氯化铝。

    3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述钴盐、铜盐和铝盐的co:cu:al摩尔比为1-4:0.8-1.2:0.8-1.2。

    4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述尿素和氟化铵的质量比为5-8:1,所述尿素的用量为co、cu和al总摩尔量的1.4-2倍。

    5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述醇溶剂为甲醇或乙醇,优选地,co、cu和al的离子总浓度为0.2-0.3mol/l,更优选地为0.24-0.26mol/l。

    6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述溶剂热反应的温度为120-200℃,时间为8-24 h。

    7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述氢气还原的温度为300-500℃,优选地,前驱体先在空气气氛中焙烧,然后在含氢气氛中还原,焙烧的温度为300-500℃,时间为4-8h。

    8.依据权利要求1-7任一所述的制备方法制备得到的氧化铝负载铜钴双金属催化剂。

    9.权利要求8所述的氧化铝负载铜钴双金属催化剂在二氧化碳加氢制乙醇中的应用。

    10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于:二氧化碳加氢的反应条件: h2/co2摩尔比为2.5-3.5:1,反应压强1-3.5 mpa,反应温度200-350℃,空速6000-12000 ml·gcat-1·h-1。


    技术总结
    本发明公开了一种氧化铝负载铜钴双金属催化剂的制备方法。所述制备方法包括以下步骤:(1)将一定量的钴盐、铜盐、铝盐、尿素和氟化铵溶解在醇溶剂中,通过溶剂热反应得到前驱体;(2)前驱体经氢气还原,得到所述氧化铝负载铜钴双金属催化剂。与现有技术相比,采用本发明方法制备的铜钴双金属催化剂对CO2加氢制乙醇的反应具有优异的催化活性,可显著提高反应中乙醇产物的选择性。

    技术研发人员:查飞,王亚凡,唐小华,常玥
    受保护的技术使用者:西北师范大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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