[发明专利]一种超疏水型多孔铜铟催化剂的制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种超疏水型多孔铜铟催化剂的制备方法及应用，涉及二氧化碳资源化利用技术领域，该催化剂的制备方法包括以下步骤：(1)将氟化铵、硅基分子筛和水混合后，搅拌，而后进行水热处理，再经过滤、干燥后焙烧，得到超疏水硅基分子筛；(2)将模板剂与前驱体混合后，共沉淀得到沉淀物，过滤、干燥并焙烧；(3)将步骤(2)焙烧后的材料经水洗后，干燥，得到铜铟混合氧化物；(4)将步骤(1)得到的超疏水硅基分子筛和步骤(3)得到的铜铟混合氧化物分别研磨后混合，再次研磨后，即得。该催化剂成本低廉、制备方法简单，且具有催化活性高、催化稳定性高以及甲醇选择性高等的特点。

技术领域

本发明涉及二氧化碳资源化利用技术领域，具体涉及一种超疏水型多孔铜铟催化剂的制备方法及应用。

背景技术

甲醇是一种重要的化学原料和燃料。此外，甲醇还可以作为氢气的转化储存介质，大大提高氢气的储存和运输能力，并在使用端高效在线制氢。

因此，二氧化碳加氢制甲醇技术作为CCUS技术的重要组成部分，既能够解决温室效应等环境问题，又能有效提高资源的利用率，具有重要的研究和应用价值。二氧化碳加氢催化转换途径包括热催化、光催化、电催化和生物催化等，其中热催化可在高温高压下进行，效率相对较高。目前世界及我国已有完善的热催化化工产业链，因此该路径最具有工业化前景，其核心是发展高效的二氧化碳加氢转化催化剂。近年来大量研究表明，通常用于一氧化碳加氢的铜基催化剂对二氧化碳加氢也具有高于其他催化剂体系的性能，但其活性和甲醇选择性仍然较低。另一方面，铟基催化剂在最近的研究中表现出优秀的二氧化碳转化活性和甲醇选择性，但其性能仍有很大的提升空间。因此，通过掺杂改性、负载、形貌控制等方式设计并制备高性能铜铟二氧化碳加氢制甲醇催化剂具有巨大潜力和重要意义。

相关现有技术如专利CN200910163236.6公开了二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂及其制备方法和应用，以HZSM-5分子筛作载体、铈锆作助剂，采用并流共沉淀浸渍法制备出二氧化碳加氢合成甲醇Cu-Zn-Ce-Zr-HZSM-5催化剂，该催化剂制备工艺简单，无污染，制备过程能耗和生产成本低且具有强度高、寿命长的特点。但该催化剂整体而言，甲醇的选择性仍旧偏低，同时该专利也并未考察制甲醇的反应稳定性问题。

专利CN201210568038.X公开了一种用于二氧化碳直接合成二甲醚的催化剂的制备方法及应用，所涉及的催化剂是对现有甲醇合成催化剂的拓展，该催化剂采用共沉淀法制备，将硝酸铜、硝酸铁、硝酸锆按比例配成混合溶液，掺杂ZrO₂进行修饰，与沉淀剂碳酸钠制备得到甲醇合成活性催化剂Cu-Fe-Zr复合氧化物；再将HZSM-5分子筛与Cu-Fe-Zr复合氧化物混合，即得。该发明制备得到的催化剂可以提高二氧化碳的转化率和二甲醚的选择性。但该发明主要以甲醇合成催化剂、甲醇脱水催化剂为主要原料进行双功能复合催化剂的制备，重点仍在于二氧化碳加氢合成二甲醚的应用，对于甲醇的合成未做重点考察。

针对现有技术存在的二氧化碳转化率低或者甲醇选择性低的问题，寻找一种成本低廉、制备方法简单，且催化活性高、催化稳定性高、甲醇选择性高的催化剂的制备方法及应用十分必要。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种超疏水型多孔铜铟催化剂的制备方法及应用，该催化剂成本低廉、制备方法简单，且催化活性高、催化稳定性高、甲醇选择性高、反应压力低、反应温度低，是十分有效的二氧化碳加氢制甲醇催化剂，可应用于碳中和背景下工业尾气中二氧化碳的资源化利用，获得附加值产品，具有较好的应用前景。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供了一种多孔铜铟催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将氟化铵、硅基分子筛和水混合后，搅拌，而后进行水热处理，再经过滤、干燥后焙烧，得到超疏水硅基分子筛；

(2)将模板剂与前驱体混合后，共沉淀得到沉淀物，过滤、干燥并焙烧；