[发明专利]用于二氧化碳加氢合成甲醇的铜基催化剂及其制法和应用

权利要求书

1.一种用于二氧化碳加氢合成甲醇的铜基催化剂的制备方法，其特征在于，包括步骤：

1）将锌盐、铝盐、锆盐和稳定剂溶于水中，配成第一溶液；

或将锌盐、铝盐和锆盐溶于水中，配成第二溶液；

2）将碳酸盐和氢氧化物溶于水中，配成第三溶液；

3）将铜盐溶于水中，配成第四溶液；

4）在20～60℃、pH=8～11下，将上述的第一溶液与第三溶液混合，形成共沉淀的第一沉淀液；

或在20～60℃、pH=8～11下，将上述的第二溶液与第三溶液混合，形成共沉淀的第二沉淀液；

5）在20～60℃、pH=8～11下，将上述的第四溶液加入到第一沉淀液中，形成第三沉淀液，或将上述的第四溶液加入到第二沉淀液中，形成第四沉淀液；

待第三沉淀液或第四沉淀液中的Cu沉淀后，在50～90℃下，老化10～30h，并用洗涤液将所得的沉淀物进行洗涤；

6）将步骤5）的洗涤后的沉淀物在60～80℃下，干燥2～10h后，在300～700℃下，焙烧4～10h，制得铜基催化剂。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1）中，锌盐包括：硝酸锌、硫酸锌、氯化锌中的一种或多种；

铝盐包括：硝酸铝、硫酸铝、氯化铝中的一种或多种；

锆盐包括：硝酸锆、硝酸氧锆、异丙醇锆、氧氯化锆中的一种或多种；

稳定剂包括：聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇中的一种或多种；

第一溶液和第二溶液中的锌盐、铝盐、锆盐的Zn：Al：Zr的摩尔比为20～40：10～20：5～20；

第一溶液中，锌盐中的Zn与稳定剂的摩尔比为20～40：X，其中，0＜X≤5；

步骤1）中的水为去离子水。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2）中，碳酸盐包括：碳酸钠或碳酸钾；

氢氧化物包括：氢氧化钠或氢氧化钾；

碳酸盐与氢氧化物的摩尔比为0.5～2.0。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤3）中，铜盐包括：硝酸铜、硫酸铜、氯化铜中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤4）中，第一溶液中的Zn与第三溶液中的碳酸盐的摩尔比为4～8：10～30；

第二溶液的Zn与第三溶液中的碳酸盐的摩尔比为2～8：10～20。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤5）中，第四溶液中的Cu与第一沉淀液中的Zn的摩尔比为30～50：20～40；

第四溶液中的Cu与第二沉淀液中的Zn的摩尔比为30～50：20～40；

洗涤液，包括：去离子水、无水乙醇中的一种或多种；其中，用洗涤液将所得的沉淀物进行洗涤中，需将沉淀物洗涤至无Na⁺、无K⁺、无Cl^-或无SO₄^2-为止。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤4）、5）中，还加入机械搅拌。

8.一种用于二氧化碳加氢合成甲醇的铜基催化剂，其特征在于：由权利要求1所述的方法进行制备所得。

9.如权利要求8所述的铜基催化剂，其特征在于：所述铜基催化剂含有的金属元素的摩尔百分比含量为Cu：30～50%；Zn：20～40%；Al：10～20%；Zr：5～20%。

10.一种如权利要求8或9所述的铜基催化剂的应用，其特征在于：所述铜基催化剂应用于二氧化碳加氢合成甲醇的催化反应中；

其中，催化反应的条件为：催化反应的温度为200～270℃，H₂、CO₂与CO的混合气总压为2～7Mpa，H₂：CO₂：CO的摩尔比为50～80：10～30：5～20，空速为1000～10000h^-1。