[发明专利]一种二氧化碳加氢直接制芳烃的催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种二氧化碳加氢直接制芳烃的催化剂及其制备方法和应用，属于催化剂技术领域。本发明提供的二氧化碳加氢直接制芳烃的催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将(NH₄)₂HPO₄、过渡金属盐、金属盐助剂与水混合，得到混合溶液；(2)将所述混合溶液蒸干，将蒸干所得产物依次进行干燥和焙烧，得到催化剂前驱体；(3)对所述催化剂前驱体进行氢气还原，得到二氧化碳加氢直接制芳烃的催化剂。本发明提供的制备方法简单、易于操作，生产周期短，原料廉价易得，使用本发明制备方法得到的催化剂机械强度高，热稳定性好，用于催化二氧化碳加氢直接制芳烃反应中芳烃的选择性可达68.3％，并且产物不含CO。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，特别涉及一种二氧化碳加氢直接制芳烃的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着工业社会的发展，化石能源的使用量急剧增加，大气中CO₂的含量随之增加，其带来的温室效应引起了各国政府和科研人员的广泛关注。大气中CO₂的含碳量为石油、煤炭、天然气三大能源总含碳量的10倍，是C1家族中最为廉价和丰富的资源，无论是从资源综合利用角度，还是从环境污染控制来讲，研究开发其转化利用的方法具有极为重要的意义。CO₂的化学转化以获得具有经济价值的能源或化学品为目标，是实现CO₂资源循环利用的理想方式之一。芳烃作为重要的基础化工原料，随着石油化工的不断发展，其需求在全球范围内与日俱增，因此回收利用CO₂加氢合成芳烃的过程受到广泛关注，而催化剂的研发是实现二氧化碳加氢合成芳烃的关键。

目前，二氧化碳加氢研究的目标产物主要是甲烷、低碳烯烃、二甲醚以及低碳醇类，而对CO₂加氢制备长链烃、芳烃的研究较少。由于链增长困难，CO₂加氢直接合成芳烃的效率很低，当前CO₂加氢制芳烃的研究基本都采用了分子筛，并且无法消除逆水煤气变换带来的CO。中国科学院(Nature Chemistry,2017,9,1-5)报道采用In₂O₃/HZSM-5复合催化剂催化CO₂加氢反应，在转化率约为13.1％时，C5⁺烃的选择性可达78.6％，但副产物CO的选择性仍高达42％。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种二氧化碳加氢直接制芳烃的催化剂及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法简单、易于操作，且生产周期短，原料廉价易得，使用本发明制备方法得到催化剂机械强度高，热稳定性好，用于催化二氧化碳加氢直接制芳烃反应中芳烃的选择性可达68.3％以上，并且产物不含CO。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种二氧化碳加氢直接制芳烃的催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将(NH₄)₂HPO₄、过渡金属盐、金属盐助剂与水混合，得到混合溶液；

(2)将所述混合溶液蒸干，将蒸干所得产物依次进行干燥和焙烧，得到催化剂前驱体；

(3)对所述催化剂前驱体进行氢气还原，得到二氧化碳加氢直接制芳烃的催化剂；

所述步骤(1)中的过渡金属盐为钼酸铵和/或钨酸铵；所述金属盐助剂为硝酸铜、硝酸镍、硝酸钴和硝酸铁中的一种或几种。

优选的，所述步骤(1)混合溶液中(NH₄)₂HPO₄的摩尔浓度为0.2～2.2mol/L；所述(NH₄)₂HPO₄、过渡金属盐与金属盐助剂的摩尔比为(0.5～1.2)：1：(0.1～1.2)。