[发明专利]一种核壳结构铜基催化剂及制备方法和应用

摘要

本发明提供一种用于核壳结构铜基催化剂及制备方法和应用，所述催化剂以Cu为核，以具有介孔的SiO₂为壳层材料，其中，所述Cu的重量百分比为8％～25％，所述SiO₂的重量百分比为75％～92％。本发明所合成的核壳结构纳米复合催化剂材料粒度分布均匀，大小可调，分散性好，内核铜粒径小，比表面积大，稳定性能好，寿命长，在CO₂加氢反应操作中性能稳定，活性高，可在高温下(240～300℃)操作，经长周期评价依然保持着高的CO₂单程转化率，具备成本低廉、制备简单、易于工业放大等优点。

主权项

1.一种核壳结构铜基催化剂，其特征在于，所述催化剂以Cu为核，以具有介孔的SiO2为壳层材料，其中，所述Cu的重量百分比为8％～25％，所述SiO2的重量百分比为75％～92％；所述催化剂的内核Cu粒子粒径为2～15nm，SiO2壳层材料的厚度为5～50nm，SiO2壳层材料上介孔的孔径为0.5～20nm，所述催化剂的比表面积为400～700m2/g，所述催化剂通过包括如下步骤的制备方法制得：(1)将铜盐溶于乙醇溶剂中，并加入聚乙烯吡咯烷酮，获得前驱盐溶液；(2)将所述前驱盐溶液放置到水热釜中，在一定的加热温度和时间下，反应生成CuO纳米粒子；(3)将所述CuO纳米粒子加入到乙醇、去离子水和氨水的混合溶液中，搅拌，再加入十六烷基三甲基溴化铵和正硅酸乙酯，反应一段时间；(4)将步骤(3)获得的产物离心洗涤、干燥、焙烧，获得核壳结构材料；(5)将所述核壳结构材料在一定温度下还原，得到核壳结构铜基催化剂；所述步骤(1)中，所述铜盐溶于乙醇溶剂后，铜盐的浓度为1～20mmol/L，所述聚乙烯吡咯烷酮与铜盐的质量比为(5～20)：1；所述步骤(2)中，所述水热釜为密闭的含聚四氟乙烯内衬的水热釜，将所述前驱盐溶液放置到所述水热釜后，在140～200℃下加热2～12h，反应生成CuO纳米粒子；所述步骤(3)的混合溶液中，所述乙醇、去离子水和氨水的体积比为(10～30)：(10～30)：(1～2)；所述步骤(3)中加入CuO纳米粒子、十六烷基三甲基溴化铵、正硅酸乙酯的质量比为1：(3～10)：(3～10)，反应12～72h。