[发明专利]一种用于二氧化碳加氢制备甲醇的催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及催化剂技术领域，尤其涉及一种用于二氧化碳加氢制备甲醇的催化剂及其制备方法。本发明提供的催化剂，包括石墨相氮化碳和分散在所述石墨相氮化碳的片层结构中的Cu、ZnO和Al₂O₃；所述Cu、ZnO和Al₂O₃的总质量与所述石墨相氮化碳的质量之比为(80～100)：(0～20)；且所述石墨相氮化碳的用量不为0。本发明所述的催化剂利用石墨相氮化碳的特殊结构(由碳、氮原子相互交替形成六元环且六元环之间通过碳碳键相互连接形成的二维材料，为类石墨的层状结构)以及优异的吸附性能，增大了所述催化剂的比表面积，还增强了所述催化剂对原料气的吸附能力，提高了二氧化碳的转化率和甲醇的选择性。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，尤其涉及一种用于二氧化碳加氢制备甲醇的催化剂及其制备方法。

背景技术

化石燃料的燃烧以及工业尾气的排放导致大气中的CO₂的浓度不断上升，进而导致全球气候变暖、水资源酸化以及灾害性气候频发。因此，CO₂减排成为全球共同的责任。甲醇作为基础有机化工原料和动力燃料具有广阔的应用前景，CO₂加氢合成甲醇是合理利用CO₂的途径之一。

目前，用于CO₂加氢合成甲醇的铜基催化剂大多是在合成气加氢制甲醇催化剂的基础上经改进得到的。其改进方法一般为添加助剂、选择不同的载体、不同的制备方法和优化反应条件等。由于CO₂转化率和甲醇选择性低等缺点，在制备催化剂过程中加入合适的助剂可以有效的提高催化剂活性组分的分散度，提高催化剂比表面积。

公开号为CN103272607A的中国专利公开了一种用于CO₂加氢合成甲醇的铜基催化剂，利用高分子聚合物作为稳定剂，采用并流共沉淀法制备Cu/Zn/Al/Zr基催化剂，在250℃、5.0MPa、H₂/CO₂＝3/1、GHSV＝4000h^-1的反应条件下，催化剂稳定性良好，但CO₂转化率和甲醇选择性较低。

公开号为CN107008332A的中国专利公开了一种用于CO₂加氢合成甲醇的铜基催化剂，采用分步沉淀或促进剂先沉淀再与活性组分沉淀打浆的方法，能有效提高二氧化碳转化率，但甲醇选择性偏低。

由此可知，目前用于CO₂加氢合成甲醇的催化剂存在不能同时具有良好的稳定性、较高的二氧化碳转化率和较高的甲醇选择性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于二氧化碳加氢制备甲醇的催化剂及其制备方法，所述催化剂稳定性高、CO₂转化率高，甲醇选择性好。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种用于二氧化碳加氢制备甲醇的催化剂，包括石墨相氮化碳和分散在所述石墨相氮化碳的片层结构中的Cu、ZnO和Al₂O₃；

所述Cu、ZnO和Al₂O₃的总质量与所述石墨相氮化碳的质量之比为(80～100)：(0～20)；

且所述石墨相氮化碳的用量不为0。

优选的，所述Cu、ZnO和Al₂O₃的质量比为(4～6)：(2.5～3.5)：(2.5～3.5)。

本发明还提供了上述技术方案所述的催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将可溶性铜盐、可溶性锌盐、可溶性铝盐和水混合，得到混合溶液；