本發(fā)明屬于催化劑，涉及一種鈰修飾的cumgal催化劑及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、在化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域，co2加氫制甲醇技術(shù)被視為一種有效的途徑，既能降低大氣中的co2濃度，又能生產(chǎn)出具有高附加值的甲醇化學(xué)品。然而，該技術(shù)的催化劑性能一直是制約其工業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一。稀土元素（如la、ce和y）作為改性劑或催化劑載體，在co2加氫制甲醇領(lǐng)域展現(xiàn)出了顯著的潛力。稀土元素的引入能有效調(diào)節(jié)催化劑的表面酸堿性、活性相分散度、比表面積以及金屬-載體相互作用等關(guān)鍵參數(shù)，從而改善催化劑對co2的吸附和活化性能，增大產(chǎn)物選擇性，并提高催化劑的穩(wěn)定性。

2、對于cu基催化劑，稀土元素的改性可以顯著增大cu分散度和比表面積，有利于co2在催化劑表面的吸附和活化。同時，稀土元素還能促進(jìn)cu2+的還原，有利于h2的活化，進(jìn)而提升催化性能。然而，盡管稀土改性cu基催化劑取得了一定的進(jìn)展，但仍存在一些問題。例如，傳統(tǒng)的cu基催化劑在高溫高壓的反應(yīng)條件下容易發(fā)生燒結(jié)和活性位點(diǎn)團(tuán)聚，導(dǎo)致催化性能下降。此外，催化劑的穩(wěn)定性也有待進(jìn)一步提高，以滿足長期工業(yè)化應(yīng)用的需求。ce作為稀土元素之一，在改性cu基催化劑方面同樣表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。ceo2作為載體能與cu基催化劑中的金屬形成金屬-載體強(qiáng)相互作用，同時其自身豐富的氧空位有利于co2的吸附和活化。然而，在ce改性cu基催化劑方面，摻雜適量的ceo2有利于增大cu比表面積，過量ceo2會減小催化劑總表面積，不利于催化劑催化性能提升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種鈰修飾的cumgal催化劑的制備方法，ce在cumgal催化劑中摻雜時，易于過量導(dǎo)致催化劑總表面積下降，影響催化劑催化性能提升。本發(fā)明在鈰修飾cumgal催化劑的制備步驟中采用微波老化的方式，不僅改善了鈰修飾的cumgal催化劑的催化劑催化性能，還拓寬了ceo2在cumgal催化劑中摻雜量。

2、一方面，本發(fā)明涉及一種鈰修飾的cumgal催化劑的制備方法，其包括：將含有銅源、鎂源和鋁源的前驅(qū)體溶液，加入堿性溶液將ph調(diào)至8～9，經(jīng)過水浴加熱、老化和煅燒后得到cumgal催化劑；

3、將所述cumgal催化劑和含有鈰源的溶液混合后，經(jīng)過微波老化、過濾、洗滌和干燥后，煅燒制得鈰修飾的cumgal催化劑。

4、進(jìn)一步地，在本發(fā)明提供的鈰修飾的cumgal催化劑的制備方法中，所述微波老化的條件為：微波功率為100～900w，溫度為60～80℃，老化時間為6～8h。

5、進(jìn)一步地，在本發(fā)明提供的鈰修飾的cumgal催化劑的制備方法中，所述堿性溶液中的堿為有機(jī)堿和/或無機(jī)堿；

6、所述有機(jī)堿選自甲醇鈉、乙醇鈉、叔丁醇鈉中的至少一種；

7、所述無機(jī)堿選自碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉中的至少一種。

8、進(jìn)一步地，在本發(fā)明提供的鈰修飾的cumgal催化劑的制備方法中，所述堿性溶液中的堿為有機(jī)堿和無機(jī)堿，所述有機(jī)堿和所述無機(jī)堿的摩爾比為1:3～6。

9、進(jìn)一步地，在本發(fā)明提供的鈰修飾的cumgal催化劑的制備方法中，所述銅源為cu的硝酸鹽；

10、所述鎂源為mg的硝酸鹽；

11、所述鋁源為al的硝酸鹽；

12、所述鈰源為ce的硝酸鹽。

13、進(jìn)一步地，在本發(fā)明提供的鈰修飾的cumgal催化劑的制備方法中，所述含有銅源、鎂源和鋁源的前驅(qū)體溶液中，cu、mg、al的摩爾濃度分別獨(dú)立地為0.5～5mol/l；

14、所述含有鈰源的溶液中，ce的摩爾濃度為0.1～1.5mol/l。

15、進(jìn)一步地，在本發(fā)明提供的鈰修飾的cumgal催化劑的制備方法中，所述堿性溶液中的堿的摩爾濃度為0.1～3mol/l。

16、另一方面，本發(fā)明涉及一種鈰修飾的cumgal催化劑，其采用所述的鈰修飾的cumgal催化劑的制備方法制得。

17、進(jìn)一步地，在本發(fā)明提供的鈰修飾的cumgal催化劑中，所述鈰修飾的cumgal催化劑中cu、mg、al和ce的摩爾比為0.8～1.4:2.8～3.2:0.8～1.2:0.2～0.5。

18、另一方面，本發(fā)明涉及所述的鈰修飾的cumgal催化劑在二氧化碳合成甲醇中的應(yīng)用。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案至少具備以下有益效果或優(yōu)點(diǎn)：

20、（1）本發(fā)明通過采用微波老化的方式處理鈰修飾的cumgal催化劑，有效改善了催化劑的催化性能。微波老化不僅促進(jìn)了催化劑表面的結(jié)構(gòu)調(diào)整，還增強(qiáng)了ceo2與cu基催化劑之間的相互作用，從而提高了催化劑對co2的吸附和活化能力，以及h2的活化效率。

21、（2）傳統(tǒng)的cu基催化劑在引入ceo2作為改性劑時，存在摻雜量難以控制的問題。過量ceo2往往會減小催化劑的總表面積，不利于催化性能的提升。而本發(fā)明通過微波老化的方法，成功拓寬了ceo2在cumgal催化劑中的摻雜量范圍，使得即使在ceo2含量較高的情況下，催化劑也能保持較高的催化活性。

22、（3）本發(fā)明采用有機(jī)堿和無機(jī)堿結(jié)合作為沉淀的方式，相對于僅采用無機(jī)堿，其制得鈰修飾cumgal催化劑在co2加氫制甲醇反應(yīng)中表現(xiàn)出更為優(yōu)異的催化性能，因此具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種鈰修飾的cumgal催化劑的制備方法，其特征在于，包括：將含有銅源、鎂源和鋁源的前驅(qū)體溶液，加入堿性溶液將ph調(diào)至8～9，經(jīng)過水浴加熱、老化和煅燒后得到cumgal催化劑；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈰修飾的cumgal催化劑的制備方法，其特征在于，所述微波老化的條件為：微波功率為100～900w，溫度為60～80℃，老化時間為6～8h。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈰修飾的cumgal催化劑的制備方法，其特征在于，所述堿性溶液中的堿為有機(jī)堿和/或無機(jī)堿；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鈰修飾的cumgal催化劑的制備方法，其特征在于，所述堿性溶液中的堿為有機(jī)堿和無機(jī)堿，所述有機(jī)堿和所述無機(jī)堿的摩爾比為1:3～6。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈰修飾的cumgal催化劑的制備方法，其特征在于，所述銅源為cu的硝酸鹽；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈰修飾的cumgal催化劑的制備方法，其特征在于，所述含有銅源、鎂源和鋁源的前驅(qū)體溶液中，cu、mg、al的摩爾濃度分別獨(dú)立地為0.5～5mol/l；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈰修飾的cumgal催化劑的制備方法，其特征在于，所述堿性溶液中的堿的摩爾濃度為0.1～3mol/l。

8.一種鈰修飾的cumgal催化劑，其特征在于，采用權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述的鈰修飾的cumgal催化劑的制備方法制得。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鈰修飾的cumgal催化劑，其特征在于，所述鈰修飾的cumgal催化劑中cu、mg、al和ce的摩爾比為0.8～1.4:2.8～3.2:0.8～1.2:0.2～0.5。

10.權(quán)利要求8所述的鈰修飾的cumgal催化劑在二氧化碳合成甲醇中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于催化劑技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鈰修飾的CuMgAl催化劑及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明提供了一種鈰修飾的CuMgAl催化劑的制備方法，其包括：將含有銅源、鎂源和鋁源的前驅(qū)體溶液，加入堿性溶液將pH調(diào)至8～9，經(jīng)過水浴加熱、老化和煅燒后得到CuMgAl催化劑；將所述CuMgAl催化劑和含有鈰源的溶液混合后，經(jīng)過微波老化、過濾、洗滌和干燥后，煅燒制得鈰修飾的CuMgAl催化劑。本發(fā)明提供的催化劑具有更多的弱堿性位點(diǎn)，用于二氧化碳制甲醇時，具有更高的CO<subgt;2</subgt;轉(zhuǎn)化率、甲醇選擇性和甲醇時空收率。

技術(shù)研發(fā)人員：王天亮,蔣澤,侯文輝,王鑫,孫玉,任遠(yuǎn),王海斌,白慶業(yè)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：陜西鼎基能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19