[发明专利]一种用于二氧化碳加氢反应的表面功能化碳化钼-碳催化剂的制备方法

说明书

本专利申请公开了一种用于二氧化碳加氢反应的表面功能化碳化钼‑碳催化剂的制备方法，主要包括以下步骤：（1）以去离子水为溶剂，将海藻酸钠与钼酸铵溶液混合均匀后放入冷冻干燥箱中冷冻干燥；（2）在惰性气氛下高温焙烧，得到多孔石墨碳镶嵌高分散性碳化钼；（3）将制得的多孔石墨碳镶嵌高分散性碳化钼与尿素经过机械研磨后放入马弗炉中，退火处理后得到表面功能化碳化钼‑碳催化剂。该制备方法制得的催化剂比表面积大、孔结构丰富，具有高分散性的特点，在二氧化碳加氢反应中表现出良好的催化活性和选择性。

技术领域

本发明属于资源转化利用、加氢催化剂应用领域，具体涉及一种用于二氧化碳加氢反应的表面功能化碳化钼-碳催化剂的制备方法。

背景技术

随着化石燃料的大量使用，空气中CO₂的浓度急剧增加，而CO₂作为温室气体的主要成分之一，会引起全球变暖、冰川融化和海体酸化等一系列问题，从而威胁到人类的生存。因此，为了减少空气中CO₂的含量，CO₂的捕集、封存和利用逐渐进入人们的视野。其中，CO₂催化加氢技术作为一种化学利用手段，不仅可直接得到清洁能源和化工原料CH₄，还可以转化为合成气，进一步加氢合成醇类和烃类等，实现无机碳到有机碳的转变，因此CO₂催化加氢技术引起研究者们的广泛关注。

CO₂催化加氢的催化剂多为负载型的Ru、Rh、Pd、Ni、Co、Fe和Cu基催化剂。贵金属基催化剂对CO₂催化加氢反应具有优异的活性和选择性，但由于贵金属资源稀缺且价格昂贵，因此非贵金属基催化剂受到了研究者们的青睐。近年来，研究发现，过渡金属碳化钼是一类具有类似于贵金属的电子结构性质、良好的导电性和耐腐性性能，其良好的H解离能力和C＝O剪切能力也备受关注。然而，目前的报道结果显示，碳化钼催化剂自身的CO₂加氢能力有限，活性较低，因此，碳化钼常被作为载体负载Co、Cu等催化剂，从而提高CO₂加氢反应性能。目前对碳化钼自身进行改性处理来增强反应性能的报道较少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于二氧化碳加氢反应的表面功能化碳化钼-碳催化剂的制备方法，该制备方法制得的功能化碳化钼-碳催化剂在较低温度、常压条件下就具有较好的反应活性和CO选择性。

为达到上述目的，本发明的基础方案如下：

一种用于二氧化碳加氢反应的表面功能化碳化钼-碳催化剂的制备方法，主要包括以下步骤：

(1)以去离子水为溶剂配制海藻酸钠溶液，在搅拌过程中，将钼酸铵导入海藻酸钠溶液中形成混合溶液，混合溶液中海藻酸钠的质量浓度为5～20g/L，钼酸铵的质量浓度为1～20g/L；海藻酸钠和钼酸铵混合均匀后放入冷冻干燥箱中进行冷冻干燥，得到样品；

(2)将步骤(1)冷冻干燥后的样品放入管式炉，在惰性气氛下700～950℃焙烧1～8小时，冷却至室温后，取出样品进行研磨，再用去离子水将样品中的钠盐洗掉，经真空干燥箱干燥得到多孔石墨碳镶嵌高分散性碳化钼；

(3)将步骤(2)制得的多孔石墨碳镶嵌高分散性碳化钼与尿素按照重量比为1：0.5～5的比例混合，经过机械研磨后放入马弗炉中，在150～500℃焙烧1～5小时，冷却至室温后，取出样品洗涤离心，去除未反应的尿素和杂质，干燥得到表面功能化碳化钼-碳催化剂。