[发明专利]一种二氧化碳加氢制甲醇的催化剂及其制备与应用

说明书

本发明涉及一种二氧化碳加氢制甲醇催化剂，该催化剂的组成为Pd_x/(In₂O₃)_y/(CeO₂)_z/(ZrO₂)_n，其中x、y、z、n为Pd、In₂O₃、CeO₂、ZrO₂的质量分数，x:y＝1:(0.5～10)，x+y＝1～30，z:n＝1:(0.1～10)，z+n＝70～99，x+y+z+n＝100，通过对组分调控，实现催化剂表面活性组分合理分布，有较优的催化活性，本发明的工艺路线简便，由共沉淀法制备不同的载体，通过浸渍法将活性组分负载在载体上，对于二氧化碳加氢制甲醇的效果好，稳定性良好，具有潜在的应用前景。

技术领域

本发明涉及催化剂技术及能源化工领域，具体来说涉及将温室气体CO₂高效转化为可利用的CH₃OH的催化剂，涉及一种二氧化碳加氢制甲醇的催化剂及其制备方法与应用，属于环保技术领域。

背景技术

二氧化碳(CO₂)减排和资源化利用已经成为世界范围内最受关注的战略性研究课题之一。在众多的CO₂转化路径中，利用催化方法实现富氢条件下的CO₂甲醇化，不仅可以在一定程度上缓解全球气候变暖现象，还可以降低人类对化石燃料的依赖，缓和能源需求，是解决能源和环境问题的有效途径。CO₂制得的高附加值化学品可以产生三大产业价值：一是从工业生产中回收氢气和合成气，与CO₂反应，增加产品价值，减少碳排放；二是提高电厂利用率，利用供需不匹配而过剩的电能弹性电解水制氢，与CO₂合成高附加值化学品，不但削峰填谷，提高设备利用率，而且增强了电网的稳定性，减少碳排放；三是将可再生能源发电制氢，将CO₂转化为高附加值化学品，形成低碳运输燃料，实现零碳排放。

将CO₂转化为甲醇的催化剂通常需要如下两个步骤：(1)CO₂吸附和活化，并稳定活化的中间体进一步氢化至甲醇；(2)解离H₂中的H-H键，促进与活化中间体加氢制甲醇。由于氧化物载体有利于CO₂的良好活化，负载的金属有利于H₂的活化，因此氧化物负载金属的催化剂是该反应有较高活性的催化剂。氧化物载体可以通过修改催化剂表面性能(调控氧空位浓度、碱度或酸度等)，有助于提高金属的分散度，创建高效活性金属载体界面，其中CeO₂具有丰富的氧空位，ZrO₂由于其弱亲水性质和酸碱位点，表现出优越的潜力。除载体外，活性金属的性质对催化性能有很大影响。催化还原CO₂为甲醇的反应中Pd基催化剂比传统Cu基催化剂更加稳定，催化性能更优，In₂O₃也被认为是催化还原CO₂为甲醇的优越材料。