[发明专利]用于高效催化转化CO2

说明书

本发明公开了一种用于高效催化转化CO₂的微生物耦合催化体系的制备方法，包括如下步骤：将铁基活性金属催化剂的前驱体干燥去水，得到固体A；将助剂盐溶解到溶剂中，得到溶液B；将溶液B浸渍到固体A粉末上，搅拌，干燥使水分蒸发得到固体C；将固体C压片至20‑40目，进行活化，得到固体D；将固体D进行研磨得到催化剂E；将催化剂E与驯化后厌氧微生物在厌氧的条件下利用摇床机械物理混合，得到高效催化转化CO₂的微生物耦合催化体系。本发明制备方法将厌氧微生物与铁基催化剂相耦合得到的催化体系，能够加快厌氧微生物将惰性的CO₂高效的催化转化成高附加值产品甲醇、甲酸或乙酸等，从而实现CO₂的高效利用，并且实现高附加值产品的高效产出。

技术领域

本发明涉及一种催化剂制备方法及其应用。更具体地，涉及一种用于高效催化转化CO₂的微生物耦合催化体系的制备方法。

背景技术

化石燃料的过度使用导致化石燃料的含量急剧下降，二氧化碳排放量急剧增加，从而导致了一系列问题，例如能源危机，全球变暖和海洋酸化。寻找可再生的能源资源减少CO₂的排放等问题亟待解决。尽管CO₂导致了一系列环境问题，我们发现其实CO₂它可以用作合成化学原料中间体的碳源。近年来，CO₂的催化加氢引起了人们的高度关注，它不仅可以减少CO₂温室气体的排放以减轻环境压力，而且可以合成高价值的化学物质以创造经济价值。目前，双功能催化剂、铁基催化剂已被公认为是 CO₂加氢的有效方法，并且已提出了几种有望将CO₂转化为高价值烃的催化体系，例如甲烷，低碳烯烃，燃料，高碳烯烃或其他高附加值化学品。

目前，采用双功能性催化剂，一般有两个活性组分：氧化物组分、分子筛；氧化物的主要作用是用来活化CO₂，将其歧化为C*物种，然后加氢生成CH₂*单体，之后进入分子筛进行碳-碳的耦合反应，选择具有良好的择性的分子筛，就能耦合生成期望的目的产物。但是，双功能性催化剂即使在400℃的较高温度下和3MPa的压力下，转化率也非常低，并且催化剂会产生大量的副产物CO，有时可以高达80％，目的产物的选择性相对较低，所以，高效合理的CO₂催化转化的催化剂是人们研究的重点。

相比较来说，铁基催化剂有良好的应用前景，不仅因为其转化率相当较高，并且其水煤气变换反应的速率较高。在传统的CO₂加氢反应，众多研究表明铁基催化剂有利于将CO₂转化为CO，并且经过传统费托合成路线，但是其反应产物极为复杂，在不同的金属活性位点上其产物选择性方面各有特点。以铁作为活性金属时，费托合成反应的碳氢化合物的产物分布服从于ASF分布规律(Anderson-Schulz-Flory distribution)，各组分的选择性有理论的最高值。有研究表明，CO₂的水煤气反应的中间体为COOH*物种，COOH*物种脱OH*加氢生成水和生成CO，为了实现更高的附加产品的有机含氧化合物，厌氧微生物由于其高效的催化转化有机物而被人们所广泛的研究，对于CO₂的高效的转化也被人们所关注。但是，现有微生物催化转化CO₂的速度缓慢，无法达到工业化的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于高效催化转化CO₂的微生物耦合催化体系的制备方法。该制备方法将厌氧微生物与铁基催化剂相耦合，将中间体为COOH* 物种转化生成高附加值有机化学品，从而实现CO₂的高效利用，并且实现高附加值产品的高效产出。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种用于高效催化转化CO₂的微生物耦合催化体系的制备方法，包括如下步骤：

S11、将铁基活性金属催化剂的前驱体干燥去水，得到固体A；