CN114160143B - 一种co2加氢制备甲醇的催化剂及其制备方法和用途 - Google Patents
一种co2加氢制备甲醇的催化剂及其制备方法和用途 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114160143B CN114160143B CN202111492089.4A CN202111492089A CN114160143B CN 114160143 B CN114160143 B CN 114160143B CN 202111492089 A CN202111492089 A CN 202111492089A CN 114160143 B CN114160143 B CN 114160143B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- catalyst
- solution
- reaction
- copper
- hours
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 81
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 81
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 19
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 3
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 title claims description 3
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 86
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 83
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 76
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 72
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 58
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 claims abstract description 51
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 62
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 46
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 38
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 33
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 33
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N zinc nitrate Chemical compound [Zn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 21
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims description 15
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical class [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 claims description 12
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 12
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims description 12
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims description 11
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 11
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims description 11
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims description 11
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 11
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 11
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 11
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 11
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 claims description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 11
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 5
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 15
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 11
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 10
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 7
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- -1 ammonium ions Chemical class 0.000 description 3
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical group 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007565 Zn—Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N [O].[Si] Chemical compound [O].[Si] OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- 238000009903 catalytic hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000013064 chemical raw material Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N copper zinc Chemical compound [Cu].[Zn] TVZPLCNGKSPOJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZZBBCSFCMKWYQR-UHFFFAOYSA-N copper;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Cu+2].[O-][Si]([O-])=O ZZBBCSFCMKWYQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/80—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with zinc, cadmium or mercury
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
- C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
- C07C29/153—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases characterised by the catalyst used
- C07C29/154—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases characterised by the catalyst used containing copper, silver, gold, or compounds thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明提供一种CO2加氢制备甲醇的催化剂及其制备方法和用途。该催化剂包括氧化锌和铜纳米管,所述氧化锌包覆所述铜纳米管,所述铜纳米管的通式为Cu2Si2O5(OH)2。该制备方法:将所述铜纳米管在含锌离子的浸渍溶液中浸渍,然后进行焙烧,得到所述催化剂。该催化剂在二氧化碳加氢制备甲醇中的用途。CO2和H2在该催化剂存在下进行反应,获得甲醇。本发明催化剂具有优异的催化性能,CO2转化率和甲醇选择性都表现优异,为后续工业化应用提供广泛前景。
Description
技术领域
本发明涉及CO2加氢催化转化技术领域,特别是涉及一种CO2加氢制备甲醇的催化剂及其制备方法和用途。
背景技术
甲醇是一种重要的化工中间原料,可作为内燃机和燃料电池的燃料,随着不可再生能源的逐渐减少,甲醇作为一种可替代的化工原料可以合成多种化学品以及汽油等燃料。近年来随着分子筛催化剂,甲醇制烯烃(MTO),甲醇制芳烃(MTG)等技术的发展,国际市场对于由甲醇所得燃料的需求呈快速增长(Johnson,D.Global Methanol Demand Growth;IHS Inc.,2016)。传统工业上制取甲醇采用合成气转化的方法,但是主要面临催化剂(Cu/ZnO/Al2O3)活性位在反应条件下容易烧结所导致的稳定差的问题,此外该过程的原料合成气的产出往往伴随着煤、天然气等化石资源的消耗以及其转化过程造成的CO2排放和环境污染。
CO2是大气中温室气体的主要成分,其产生来自于大量的化石燃料的燃烧,并导致了过去数十年中日益加深的全球气候变化。人类活动每年向大气中排放的CO2近400亿吨,2019年大气中CO2含量高达407ppm,在过去的40年中增长了20%。降低CO2排放量无疑成为一个紧迫的课题。若将CO2通过可再生能源转化为化工原料,则不仅可以解决CO2过量排放的问题,还可以使CO2成为一种替代传统化石燃料的新型碳源。CO2分子具有化学惰性,但加入具有高自由能的H2分子作为反应物使得反应在热力学上变得容易,而H2如果采用电解水或光解水等可再生方式获取则可以使得整个过程具有环境和经济上的广阔前景。因此,采用CO2催化加氢转化为甲醇是一种具有吸引力的降低CO2排放和创造新的碳循环过程的方案。
目前CO2加氢制甲醇主要采用负载型金属或金属氧化物催化剂,很多研究团队致力于揭示影响催化剂活性、选择性和稳定性的因素,其中ZnO是制备Cu基催化剂时的重要载体,它用来调控载体的形貌并用来稳定铜物种,同时还可以利用ZrO2,Al2O3,La2O3和SiO2作为另外的助剂起到更好分散铜物种的作用。近年来基于Cu基催化剂CO2加氢制甲醇反应往往局限于催化剂表界面特性而在催化性能上鲜有突破。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种CO2加氢制备甲醇的催化剂及其制备方法和用途,解决传统催化剂甲醇选择性及反应活性低等问题。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明第一方面提供一种CO2加氢制备甲醇的催化剂,所述催化剂包括氧化锌和铜纳米管,所述氧化锌包覆所述铜纳米管,所述铜纳米管的通式为Cu2Si2O5(OH)2。
优选地,所述氧化锌占所述催化剂的质量百分比为2.5~20%,如2.5~5%、5~10%、10~15%或15~20%。
本发明第二方面提供上述催化剂的制备方法,将所述铜纳米管在含锌离子的浸渍溶液中浸渍、干燥和焙烧,得到所述催化剂。
优选地,还包括如下技术特征中的至少一项:
1)所述含锌离子的浸渍溶液为硝酸锌水溶液;
2)干燥的温度为20~30℃,如20~25℃或25~30℃;
3)焙烧的温度为450~550℃,如450~500℃或500~550℃;
4)所述铜纳米管经包括如下步骤的制备方法获得:将铜源和硅源进行水热反应,然后进行过滤、洗涤、干燥和焙烧。
更优选地,特征4)中,还包括如下技术特征中的至少一项:
41)所述铜源为硝酸铜;
42)所述硅源为硅胶;
43)所述水热反应具体包括如下步骤:将含有铜源和铵源的水溶液、含有硅源的水溶液和碱溶液进行水热反应;
44)水热反应的温度为180~200℃,如可以为180℃、185℃、190℃、195℃或200℃;
45)干燥的温度为50~80℃,如50~60℃或60~80℃;
41)焙烧的温度为450~550℃,如450~500℃或500~550℃。
进一步更优选地,特征43)中,还包括如下技术特征中的至少一项:
431)所述铵源选自氯化铵和硝酸铵中的至少一种;利用铵源的弱酸性调节溶液pH值,抑制铜源的水解,形成缓冲溶液,使后面加入碱溶液后形成的沉淀具有更规整的形貌和更高的比表面。而且,铵源提供游离态的铵根离子,使Cu离子形成Cu铵络合离子,帮助Cu铵络合离子与硅氧四面体进行配位;
432)所述含有铜源和铵源的水溶液中铜离子的浓度为0.12~0.16mol/L,如0.12~0.14mol/L或0.14~0.16mol/L;
433)所述含有铜源和铵源的水溶液中铵离子的浓度为0.39~0.47mol/L,如0.39~0.43mol/L或0.43~0.47mol/L;
434)所述含有铜源和铵源的水溶液中铜离子与铵离子的摩尔比为1:2.5~1:3.5,如1:2.5~1:3或1:3~1:3.5;
435)所述碱溶液为氨水;
436)所述碱溶液的浓度为17.5~19mol/L,如17.5~18.5mol/L或18.5~19mol/L;
437)所述含有铜源和铵源的水溶液中铜离子与碱的摩尔比为1:10~1:13,如1:10~1:11.5或1:11.5~1:13。
本发明第三方面提供上述催化剂在二氧化碳加氢制备甲醇中的用途。
优选地,在用于二氧化碳加氢制备甲醇之前,将所述催化剂进行加氢还原。
更优选地,还包括如下技术特征中的至少一项:
1)加氢还原的温度为200~300℃,如200~250℃或250~300℃,可以为200℃、250℃、300℃。
2)加氢还原的时间为6~16h,如6~12h或12~16h,可以为6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h、13h、14h、15h或16h。
3)加氢还原的压力为0.01~0.5Mpa,如0.01~0.1Mpa或0.1~0.5Mpa,可以为0.05MPa、0.1MPa、0.15MPa、0.2MPa、0.25MPa、0.3MPa、0.35MPa、0.4MPa、0.45MPa或0.5MPa。
4)加氢还原的氢气空速为2500~3500ml/g/h,如2500~3000ml/g/h或3000~3500ml/g/h。
本发明第四方面提供一种CO2加氢制备甲醇的方法,CO2和H2在上述催化剂存在下进行反应,获得甲醇。
优选地,还包括如下技术特征中的至少一项:
1)CO2与H2的体积比为1:2~1:7,如1:2~1:3或1:3~1:7;更优选地,CO2与H2的体积比为1:3;
2)反应温度为240~300℃,如240~250℃、250~260℃、260~270℃、270~280℃或280~300℃;更优选地,反应温度为240℃;
3)反应压力为2~7Mpa,如2~5Mpa或5~7Mpa;更优选地,反应压力为5Mpa;
4)反应空速为5000~24000ml/g/h,如5000~8000ml/g/h、8000~12000ml/g/h、12000~16000ml/g/h、16000~20000ml/g/h或20000~24000ml/g/h。
与现有技术相比,发明具有以下有益效果中的至少一项:
1)本发明的催化剂是一种基于硅酸铜的纳米管材料,使得金属Cu延纳米管表面实现空间上均匀分布,有效抑制Cu颗粒长大,解决传统Cu基催化剂活性相容易聚集的缺点,利于实现催化剂在反应条件下的长程稳定性。
2)本发明的催化剂具有优异的催化性能,CO2转化率和甲醇选择性都表现优异。
3)本发明的催化剂具有相比于传统Cu基催化剂更高的比表面积和活性位,通过对ZnO负载量的调控,造成Zn-Cu界面的变化,从而改变甲醇选择性。Cu-O-SiOx界面的存在可有效稳定Cu0/Cu+活性位,该催化剂的稳定活性利于大规模工业应用。
4)本发明提供一种新的ZnO包覆Cu纳米管催化剂的制备方法,并在固定床反应器进行反应性能评价,具有甲醇选择性高以及在较高温度和压力下长时间稳定运行的特点,为后续工业化应用提供广泛前景。
5)本发明的催化剂制备过程简单、易于重复,可大规模制备。
附图说明
图1为本发明实施例1中焙烧前和焙烧后铜纳米管的XRD谱图。
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明,而非限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法及未说明配方的试剂均为按照常规条件或者制造商建议的条件进行或配置。
实施例1
采用水热法制备铜纳米管(Cu2Si2O5(OH)2)。将硝酸铜、氯化铵(质量分别为1.57g,1.39g)溶于60mL的去离子水中形成盐溶液A,然后在30℃下搅拌2h,同时逐滴加入5mL碱溶液(饱和氨水18.5mol/L)形成蓝色溶液B。再将1g硅胶溶解于该蓝色溶液B中并充分搅拌。将B溶液转移至100mL不锈钢水热釜中,并在200℃下加热48小时,然后过滤沉淀物并用去离子水充分洗涤,之后在60℃下真空干燥,固体冷却至室温(XRD谱图见图1中Cu-NPST),然后在在空气中500℃焙烧2小时,即得到铜纳米管催化剂,XRD谱图见图1中Cu-NPST-clacination。将0.072g硝酸锌溶解于5mL去离子水中形成溶液C,然后将铜纳米管催化剂与溶液C充分混合,在室温下干燥后在空气中500℃焙烧2小时,即得到氧化锌包覆的铜纳米管催化剂(ZnO含量2.5%)。
将所得氧化锌包覆的铜纳米管催化剂置于固定床高压微型反应器中,通入氢气在常压下进行还原,还原空速为3000ml/g/h,还原温度为250℃,还原时间为12h,还原过程结束后,反应炉降至室温,通入H2/CO2比为3的反应气进行反应,反应压力5MPa,反应空速为5000ml·g-1·h-1,反应温度为240℃,活性评价结果见表1。
实施例2
采用水热法制备铜纳米管(Cu2Si2O5(OH)2)。将硝酸铜、氯化铵(质量分别为1.57g,1.39g)溶于60mL的去离子水中形成盐溶液A,然后在30℃下搅拌2h,同时逐滴加入5mL碱溶液(饱和氨水18.5mol/L)形成蓝色溶液B。再将1g硅胶溶解于该蓝色溶液B中并充分搅拌。将B溶液转移至100mL不锈钢水热釜中,并在200℃下加热48小时,然后过滤沉淀物并用去离子水充分洗涤,之后在60℃下真空干燥,固体冷却至室温,然后在在空气中500℃焙烧2小时,即得到铜纳米管催化剂。将0.145g硝酸锌溶解于5mL去离子水中形成溶液C,然后将铜纳米管催化剂与溶液C充分混合,在室温下干燥后在空气中500℃焙烧2小时,即得到氧化锌包覆的铜纳米管催化剂(ZnO含量5%)。
将所得氧化锌包覆的铜纳米管催化剂置于固定床高压微型反应器中,通入氢气在常压下进行还原,还原空速为3000ml/g/h,还原温度为250℃,还原时间为12h,还原过程结束后,反应炉降至室温,通入H2/CO2比为3的反应气进行反应,反应压力5MPa,反应空速为5000ml·g-1·h-1,反应温度为240℃,活性评价结果见表1。
实施例3
采用水热法制备铜纳米管(Cu2Si2O5(OH)2)。将硝酸铜、氯化铵(质量分别为1.57g,1.39g)溶于60mL的去离子水中形成盐溶液A,然后在30℃下搅拌2h,同时逐滴加入5mL碱溶液(饱和氨水18.5mol/L)形成蓝色溶液B。再将1g硅胶溶解于该蓝色溶液B中并充分搅拌。将B溶液转移至100mL不锈钢水热釜中,并在200℃下加热48小时,然后过滤沉淀物并用去离子水充分洗涤,之后在60℃下真空干燥,固体冷却至室温,然后在在空气中500℃焙烧2小时,即得到铜纳米管催化剂。将0.29g硝酸锌溶解于5mL去离子水中形成溶液C,然后将铜纳米管催化剂与溶液C充分混合,在室温下干燥后在空气中500℃焙烧2小时,即得到氧化锌包覆的铜纳米管催化剂(ZnO含量10%)。
将所得氧化锌包覆的铜纳米管催化剂置于固定床高压微型反应器中,通入氢气在常压下进行还原,还原空速为3000ml/g/h,还原温度为250℃,还原时间为12h,还原过程结束后,反应炉降至室温,通入H2/CO2比为3的反应气进行反应,反应压力5MPa,反应空速为5000ml·g-1·h-1,反应温度为240℃,活性评价结果见表1。
实施例4
采用水热法制备铜纳米管(Cu2Si2O5(OH)2)。将硝酸铜、氯化铵(质量分别为1.57g,1.39g)溶于60mL的去离子水中形成盐溶液A,然后在30℃下搅拌2h,同时逐滴加入5mL碱溶(饱和氨水18.5mol/L)液形成蓝色溶液B。再将1g硅胶溶解于该蓝色溶液B中并充分搅拌。将B溶液转移至100mL不锈钢水热釜中,并在200℃下加热48小时,然后过滤沉淀物并用去离子水充分洗涤,之后在60℃下真空干燥,固体冷却至室温,然后在在空气中500℃焙烧2小时,即得到铜纳米管催化剂。将0.435g硝酸锌溶解于5mL去离子水中形成溶液C,然后将铜纳米管催化剂与溶液C充分混合,在室温下干燥后在空气中500℃焙烧2小时,即得到氧化锌包覆的铜纳米管催化剂(ZnO含量15%)。
将所得氧化锌包覆的铜纳米管催化剂置于固定床高压微型反应器中,通入氢气在常压下进行还原,还原空速为3000ml/g/h,还原温度为250℃,还原时间为12h,还原过程结束后,反应炉降至室温,通入H2/CO2比为3的反应气进行反应,反应压力5MPa,反应空速为5000ml·g-1·h-1,反应温度为240℃,活性评价结果见表1。
实施例5
采用水热法制备铜纳米管(Cu2Si2O5(OH)2)。将硝酸铜、氯化铵(质量分别为1.57g,1.39g)溶于60mL的去离子水中形成盐溶液A,然后在30℃下搅拌2h,同时逐滴加入5mL碱溶液(饱和氨水18.5mol/L)形成蓝色溶液B。再将1g硅胶溶解于该蓝色溶液B中并充分搅拌。将B溶液转移至100mL不锈钢水热釜中,并在200℃下加热48小时,然后过滤沉淀物并用去离子水充分洗涤,之后在60℃下真空干燥,固体冷却至室温,然后在在空气中500℃焙烧2小时,即得到铜纳米管催化剂。将0.58g硝酸锌溶解于5mL去离子水中形成溶液C,然后将铜纳米管催化剂与溶液C充分混合,在室温下干燥后在空气中500℃焙烧2小时,即得到氧化锌包覆的铜纳米管催化剂(ZnO含量20%)。
将所得氧化锌包覆的铜纳米管催化剂置于固定床高压微型反应器中,通入氢气在常压下进行还原,还原空速为3000ml/g/h,还原温度为250℃,还原时间为12h,还原过程结束后,反应炉降至室温,通入H2/CO2比为3的反应气进行反应,反应压力5MPa,反应空速为5000ml·g-1·h-1,反应温度为240℃,活性评价结果见表1。
实施例6
采用水热法制备铜纳米管(Cu2Si2O5(OH)2)。将硝酸铜、氯化铵(质量分别为1.57g,1.39g)溶于60mL的去离子水中形成盐溶液A,然后在30℃下搅拌2h,同时逐滴加入5mL碱溶液(饱和氨水18.5mol/L)形成蓝色溶液B。再将1g硅胶溶解于该蓝色溶液B中并充分搅拌。将B溶液转移至100mL不锈钢水热釜中,并在200℃下加热48小时,然后过滤沉淀物并用去离子水充分洗涤,之后在60℃下真空干燥,固体冷却至室温,然后在在空气中500℃焙烧2小时,即得到铜纳米管催化剂。将0.29g硝酸锌溶解于5mL去离子水中形成溶液C,然后将铜纳米管催化剂与溶液C充分混合,在室温下干燥后在空气中500℃焙烧2小时,即得到氧化锌包覆的铜纳米管催化剂(ZnO含量10%)。
将所得氧化锌包覆的铜纳米管催化剂置于固定床高压微型反应器中,通入氢气在常压下进行还原,还原空速为3000ml/g/h,还原温度为250℃,还原时间为12h,还原过程结束后,反应炉降至室温,通入H2/CO2比为3的反应气进行反应,反应压力5MPa,反应空速为8000ml·g-1·h-1,反应温度为250℃,活性评价结果见表1。
实施例7
采用水热法制备铜纳米管(Cu2Si2O5(OH)2)。将硝酸铜、氯化铵(质量分别为1.57g,1.39g)溶于60mL的去离子水中形成盐溶液A,然后在30℃下搅拌2h,同时逐滴加入5mL碱溶液(饱和氨水18.5mol/L)形成蓝色溶液B。再将1g硅胶溶解于该蓝色溶液B中并充分搅拌。将B溶液转移至100mL不锈钢水热釜中,并在200℃下加热48小时,然后过滤沉淀物并用去离子水充分洗涤,之后在60℃下真空干燥,固体冷却至室温,然后在在空气中500℃焙烧2小时,即得到铜纳米管催化剂。将0.29g硝酸锌溶解于5mL去离子水中形成溶液C,然后将铜纳米管催化剂与溶液C充分混合,在室温下干燥后在空气中500℃焙烧2小时,即得到氧化锌包覆的铜纳米管催化剂(ZnO含量10%)。
将所得氧化锌包覆的铜纳米管催化剂置于固定床高压微型反应器中,通入氢气在常压下进行还原,还原空速为3000ml/g/h,还原温度为250℃,还原时间为12h,还原过程结束后,反应炉降至室温,通入H2/CO2比为3的反应气进行反应,反应压力5MPa,反应空速为12000ml·g-1·h-1,反应温度为260℃,活性评价结果见表1。
实施例8
采用水热法制备铜纳米管(Cu2Si2O5(OH)2)。将硝酸铜、氯化铵(质量分别为1.57g,1.39g)溶于60mL的去离子水中形成盐溶液A,然后在30℃下搅拌2h,同时逐滴加入5mL碱溶液(饱和氨水18.5mol/L)形成蓝色溶液B。再将1g硅胶溶解于该蓝色溶液B中并充分搅拌。将B溶液转移至100mL不锈钢水热釜中,并在200℃下加热48小时,然后过滤沉淀物并用去离子水充分洗涤,之后在60℃下真空干燥,固体冷却至室温,然后在在空气中500℃焙烧2小时,即得到铜纳米管催化剂。将0.29g硝酸锌溶解于5mL去离子水中形成溶液C,然后将铜纳米管催化剂与溶液C充分混合,在室温下干燥后在空气中500℃焙烧2小时,即得到氧化锌包覆的铜纳米管催化剂(ZnO含量10%)。
将所得氧化锌包覆的铜纳米管催化剂置于固定床高压微型反应器中,通入氢气在常压下进行还原,还原空速为3000ml/g/h,还原温度为250℃,还原时间为12h,还原过程结束后,反应炉降至室温,通入H2/CO2比为3的反应气进行反应,反应压力5MPa,反应空速为16000ml·g-1·h-1,反应温度为270℃,活性评价结果见表1。
实施例9
采用水热法制备铜纳米管(Cu2Si2O5(OH)2)。将硝酸铜、氯化铵(质量分别为1.57g,1.39g)溶于60mL的去离子水中形成盐溶液A,然后在30℃下搅拌2h,同时逐滴加入5mL碱溶液(饱和氨水18.5mol/L)形成蓝色溶液B。再将1g硅胶溶解于该蓝色溶液B中并充分搅拌。将B溶液转移至100mL不锈钢水热釜中,并在200℃下加热48小时,然后过滤沉淀物并用去离子水充分洗涤,之后在60℃下真空干燥,固体冷却至室温,然后在在空气中500℃焙烧2小时,即得到铜纳米管催化剂。将0.29g硝酸锌溶解于5mL去离子水中形成溶液C,然后将铜纳米管催化剂与溶液C充分混合,在室温下干燥后在空气中500℃焙烧2小时,即得到氧化锌包覆的铜纳米管催化剂(ZnO含量10%)。
将所得氧化锌包覆的铜纳米管催化剂置于固定床高压微型反应器中,通入氢气在常压下进行还原,还原空速为3000ml/g/h,还原温度为250℃,还原时间为12h,还原过程结束后,反应炉降至室温,通入H2/CO2比为3的反应气进行反应,反应压力5MPa,反应空速为20000ml·g-1·h-1,反应温度为280℃,活性评价结果见表1。
实施例10
采用水热法制备铜纳米管(Cu2Si2O5(OH)2)。将硝酸铜、氯化铵(质量分别为1.57g,1.39g)溶于60mL的去离子水中形成盐溶液A,然后在30℃下搅拌2h,同时逐滴加入5mL碱溶液(饱和氨水18.5mol/L)形成蓝色溶液B。再将1g硅胶溶解于该蓝色溶液B中并充分搅拌。将B溶液转移至100mL不锈钢水热釜中,并在200℃下加热48小时,然后过滤沉淀物并用去离子水充分洗涤,之后在60℃下真空干燥,固体冷却至室温,然后在在空气中500℃焙烧2小时,即得到铜纳米管催化剂。将0.29g硝酸锌溶解于5mL去离子水中形成溶液C,然后将铜纳米管催化剂与溶液C充分混合,在室温下干燥后在空气中500℃焙烧2小时,即得到氧化锌包覆的铜纳米管催化剂(ZnO含量10%)。
将所得氧化锌包覆的铜纳米管催化剂置于固定床高压微型反应器中,通入氢气在常压下进行还原,还原空速为3000ml/g/h,还原温度为250℃,还原时间为12h,还原过程结束后,反应炉降至室温,通入H2/CO2比为3的反应气进行反应,反应压力5MPa,反应空速为24000ml·g-1·h-1,反应温度为300℃,活性评价结果见表1。
表1实施例中的催化性能数据
以上的实施例是为了说明本发明公开的实施方案,并不能理解为对本发明的限制。此外,本文所列出的各种修改以及发明中方法、组合物的变化,在不脱离本发明的范围和精神的前提下对本领域内的技术人员来说是显而易见的。虽然已结合本发明的多种具体优选实施例对本发明进行了具体的描述,但应当理解,本发明不应仅限于这些具体实施例。事实上,各种如上所述的对本领域内的技术人员来说显而易见的修改来获取发明都应包括在本发明的范围内。
Claims (1)
1.一种CO2加氢制备甲醇的方法,其特征在于,CO2和H2在氧化锌包覆的铜纳米管催化剂存在下进行反应,获得甲醇;采用水热法制备铜纳米管Cu2Si2O5(OH)2:将1.57g硝酸铜、1.39g氯化铵溶于60mL的去离子水中形成盐溶液A,然后在30℃下搅拌2h,同时逐滴加入5mL碱溶液形成蓝色溶液B,所述碱溶液为18.5mol/L的饱和氨水;再将1g硅胶溶解于该蓝色溶液B中并充分搅拌;将所得溶液转移至100mL不锈钢水热釜中,并在200℃下加热48小时,然后过滤沉淀物并用去离子水充分洗涤,之后在60℃下真空干燥,固体冷却至室温,然后在空气中500℃焙烧2小时,即得到铜纳米管催化剂;将0.29g硝酸锌溶解于5mL去离子水中形成溶液C,然后将铜纳米管催化剂与溶液C充分混合,在室温下干燥后在空气中500℃焙烧2小时,即得到氧化锌包覆的铜纳米管催化剂,所述氧化锌占催化剂的质量百分比为10%;将所得氧化锌包覆的铜纳米管催化剂置于固定床高压微型反应器中,通入氢气在常压下进行还原,还原空速为3000ml·g-1·h-1,还原温度为250℃,还原时间为12h,还原过程结束后,反应炉降至室温,通入H2/CO2体积比为3的反应气进行反应,反应压力5MPa,反应空速为8000ml·g-1·h-1,反应温度为250℃。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111492089.4A CN114160143B (zh) | 2021-12-08 | 2021-12-08 | 一种co2加氢制备甲醇的催化剂及其制备方法和用途 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111492089.4A CN114160143B (zh) | 2021-12-08 | 2021-12-08 | 一种co2加氢制备甲醇的催化剂及其制备方法和用途 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114160143A CN114160143A (zh) | 2022-03-11 |
CN114160143B true CN114160143B (zh) | 2024-01-30 |
Family
ID=80484292
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111492089.4A Active CN114160143B (zh) | 2021-12-08 | 2021-12-08 | 一种co2加氢制备甲醇的催化剂及其制备方法和用途 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114160143B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115155602B (zh) * | 2022-08-02 | 2023-06-30 | 西部金属材料股份有限公司 | 一种金属氧化物-铜复合催化剂及其制备方法和应用 |
CN117019160A (zh) * | 2023-08-08 | 2023-11-10 | 华侨大学 | 一种铜-氧化锌高效co2加氢制甲醇催化剂及其制备方法 |
CN117797797A (zh) * | 2024-03-01 | 2024-04-02 | 太原理工大学 | 一种铜基催化剂活性位的调控方法及催化剂 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103241763A (zh) * | 2013-04-15 | 2013-08-14 | 天津大学 | 金/金属氧化物核壳结构纳米材料的制备方法 |
WO2016020656A2 (en) * | 2014-08-04 | 2016-02-11 | Isis Innovation Limited | Methanol production process |
CN105884576A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-08-24 | 中国科学院上海高等研究院 | 一种CuZn 双金属有机骨架材料为前驱体的铜基催化剂及其制备方法和应用 |
CN109364931A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-02-22 | 江南大学 | 一种核壳结构的二氧化碳加氢制甲醇催化剂及其制备方法 |
CN109876813A (zh) * | 2019-03-20 | 2019-06-14 | 华侨大学 | 一种铜锌复合催化剂的制备方法及其应用 |
CN112517017A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-03-19 | 陕西延长石油(集团)有限责任公司 | 一种醋酸甲酯加氢的掺杂型硅酸铜纳米管催化剂及其制备方法与应用 |
-
2021
- 2021-12-08 CN CN202111492089.4A patent/CN114160143B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103241763A (zh) * | 2013-04-15 | 2013-08-14 | 天津大学 | 金/金属氧化物核壳结构纳米材料的制备方法 |
WO2016020656A2 (en) * | 2014-08-04 | 2016-02-11 | Isis Innovation Limited | Methanol production process |
CN105884576A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-08-24 | 中国科学院上海高等研究院 | 一种CuZn 双金属有机骨架材料为前驱体的铜基催化剂及其制备方法和应用 |
CN109364931A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-02-22 | 江南大学 | 一种核壳结构的二氧化碳加氢制甲醇催化剂及其制备方法 |
CN109876813A (zh) * | 2019-03-20 | 2019-06-14 | 华侨大学 | 一种铜锌复合催化剂的制备方法及其应用 |
CN112517017A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-03-19 | 陕西延长石油(集团)有限责任公司 | 一种醋酸甲酯加氢的掺杂型硅酸铜纳米管催化剂及其制备方法与应用 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Yuan Sheng et al.."Structured Assemblages of Single-Walled 3d Transition Metal Silicate Nanotubes as Precursors for Composition-Tailorable Catalysts".《Chemistry of Materials》.2015,第27卷第658-667页. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114160143A (zh) | 2022-03-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN114160143B (zh) | 一种co2加氢制备甲醇的催化剂及其制备方法和用途 | |
CN113058595A (zh) | 一种Ru基氨分解制氢催化剂及其制备方法 | |
CN112174764A (zh) | 铁基催化剂在催化二氧化碳加氢合成低碳烯烃的应用 | |
CN114272950A (zh) | 一种ch4、co2重整制备合成气催化剂及其制备方法与应用 | |
CN109201096B (zh) | Co2加氢制低碳混合醇的催化剂及其用途 | |
CN113200554A (zh) | 一种纳米丝光沸石分子筛及其制备方法与应用 | |
CN107081154A (zh) | 一种用于CH4完全氧化高比表面NiO催化剂的制备方法 | |
CN109499577A (zh) | 用于逆水煤气反应的Cu-Ni基催化剂的制备及应用方法 | |
CN113600202A (zh) | 一种分解一氧化二氮的催化剂及其制备方法和一氧化二氮的分解方法 | |
CN113145113A (zh) | 一种二氧化碳加氢催化剂及其制备方法和用途 | |
CN102259004B (zh) | 用于煤制天然气甲烷化反应器的催化剂及其制备方法 | |
CN112121805A (zh) | 一种二氧化碳加氢合成甲醇催化剂及其制备和应用 | |
CN109876813B (zh) | 一种铜锌复合催化剂的制备方法及其应用 | |
WO2024230343A1 (zh) | 一种用于co2加氢制乙醇的高稳定性催化剂的制备与应用 | |
CN118002115A (zh) | 一种硅修饰的氧化铈负载钌基氨合成催化剂及其制备方法 | |
CN112403475A (zh) | 一种用于二氧化碳重整制合成气的催化剂的制备方法 | |
CN114534732B (zh) | 一种丙烷蒸汽重整制备氢气的催化剂的合成方法 | |
CN108940254A (zh) | 一种用于二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂制备方法 | |
CN114425411B (zh) | 负载型Fe基催化剂及其制备和应用 | |
CN114570423A (zh) | 一种合成气制乙醇、丙醇的催化剂及其制备方法和应用 | |
CN101811053A (zh) | 一种用于低温液相合成甲醇的铜基催化剂及其制备方法 | |
CN104148105B (zh) | 由合成气直接合成二甲醚的多孔催化剂及其制备方法和应用 | |
CN113522293A (zh) | 一种甲烷二氧化碳干重整制氢催化剂的制备方法和应用 | |
CN112275304A (zh) | 一种含助剂的炭载碳化钴催化剂及其制备方法和应用 | |
CN114832839B (zh) | 过硫酸盐辅助合成的铁基固体超强酸催化剂及制备和应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |