一种高效转化CO2成乙醇的催化剂的制作方法

一种高效转化co2成乙醇的催化剂
技术领域
1.本发明涉及催化剂技术领域，具体地说，涉及一种高效转化co2成乙醇的催化剂。


背景技术：

2.二氧化碳的利用对碳循环和循环经济的发展有重要影响，其催化转化已经引起全世界的关注，其中利用太阳能等可再生能源通过光催化、光电催化制氢，并将其用于二氧化碳的加氢是二氧化碳利用的有效途径。在众多二氧化碳转化的产物中，甲醇是主要的产物，引起了广泛的关注和研究。相比之下，关于二氧化碳加氢制乙醇的研究则较少。乙醇不仅无毒而且是一种更有价值的产品，它可以很容易的转化为高附加值化学品，比如乙烯。乙醇可以从二氧化碳加氢得到，也可以从co加氢得到，主要的区别在于前者有逆水煤气变换反应。对于二氧化碳加氢制乙醇，需要开发高活性和高乙醇选择性的催化剂。
3.现有的制备乙醇用催化剂，在传统的热催化二氧化碳加氢制备多碳产物过程中，一般需要较高的温度和压力，且产物分布宽、选择性低，制备的催化剂活性差，导致乙醇的转换效果差，因此需要一种高效转化co2成乙醇的催化剂来改善现有技术的不足。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种高效转化co2成乙醇的催化剂，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，一方面，本发明提供一种高效转化co2成乙醇的催化剂，包括以下重量份的原料组成：活性组分5
‑
10份、载体50
‑
90份、金属离子1
‑
5份、增活剂1
‑
3份和第三组份1
‑
3份，其余为去离子水。
6.作为本技术方案的进一步改进，所述活性组分选自金铜合金、氟改性铜、金属锌、钛和氯中的一种或多种混合。
7.作为本技术方案的进一步改进，所述载体选自碳化硅、氧化镁、二氧化硅、氧化铝和三氧化二铁中的至少一种。
8.作为本技术方案的进一步改进，所述金属离子选自二价铜离子、二价铁离子、三价铁离子、钠离子、钴离子、钾离子和铵离子中的至少一种，用作活性组分的助催化剂使用，可提高催化剂的活性、选择性、稳定性和寿命。
9.作为本技术方案的进一步改进，所述增活剂为氯代烷氧基化合物，利用氯代烷氧基化合物的电子效应来改进活性组分的催化活性。
10.作为本技术方案的进一步改进，所述第三组分包括乙烯亚胺、呲咯烷、2
‑
萘胺和联苯胺中的至少一种，该类化合物有较强的电子给予能力，在反应过程中能影响产物的分子量增大，同时影响到活性组分和增活剂中氯代烷氧基化合物的相互作用，从而提高催化剂的活性。
11.另一方面，本发明提供了一种用于制备上述任意一项所述高效转化co2成乙醇的催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
12.s1、将载体加入至水溶剂中，超声处理5
‑
8h，然后加入活性组分至溶液中，混合搅拌 10
‑
15h，制得前驱体溶液；
13.s2、将前驱体溶液过滤去除液体，然后经过水洗干燥，并在高温下焙烧，制得半成品催化剂；
14.s3、将半成品催化剂粉末加入至水溶液中，超声处理1
‑
2h，然后加入金属离子、增活剂和第三组份，混合搅拌2
‑
4h，最后将混合液过滤干燥，并通过高温焙烧，即可制得成品催化剂。
15.优选的，所述s2中，焙烧温度为200
‑
300℃，时间为1
‑
2h。
16.优选的，所述s3中，焙烧温度为200
‑
300℃，时间为1
‑
2h。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果：
18.该高效转化co2成乙醇的催化剂中，加入的增活剂，可利用氯代烷氧基化合物的电子效应来改进活性组分的催化活性，加入的第三组分有较强的电子给予能力，在反应过程中能影响产物的分子量增大，同时影响到活性组分和增活剂中氯代烷氧基化合物的相互作用，从而提高催化剂的活性。
附图说明
19.图1为本发明的整体流程框图。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.实施例1一种高效转化co2成乙醇的催化剂，包括：
22.1、将载体90份加入至水溶剂中，超声处理8h，然后加入活性组分5份至溶液中，混合搅拌15h，制得前驱体溶液；
23.2、将前驱体溶液过滤去除液体，然后经过水洗干燥，并在温度为300℃下焙烧4h，制得半成品催化剂；
24.3、将半成品催化剂粉末加入至水溶液中，超声处理2h，然后加入金属离子1份、增活剂1份和第三组份1份，混合搅拌2h，最后将混合液过滤干燥，并在温度为300℃下焙烧4h，即可制得成品催化剂。
25.实施例2一种高效转化co2成乙醇的催化剂，包括：
26.1、将载体80份加入至水溶剂中，超声处理7h，然后加入活性组分6份至溶液中，混合搅拌14h，制得前驱体溶液；
27.2、将前驱体溶液过滤去除液体，然后经过水洗干燥，并在温度为280℃下焙烧3.5h，制得半成品催化剂；
28.3、将半成品催化剂粉末加入至水溶液中，超声处理2h，然后加入金属离子2份、增活剂1.5份和第三组份1.5份，混合搅拌2h，最后将混合液过滤干燥，并在温度为280℃下焙烧3.5h，即可制得成品催化剂。
29.实施例3一种高效转化co2成乙醇的催化剂，包括：
30.1、将载体70份加入至水溶剂中，超声处理6h，然后加入活性组分8份至溶液中，混合搅拌13h，制得前驱体溶液；
31.2、将前驱体溶液过滤去除液体，然后经过水洗干燥，并在温度为250℃下焙烧3h，制得半成品催化剂；
32.3、将半成品催化剂粉末加入至水溶液中，超声处理1.5h，然后加入金属离子3份、增活剂2份和第三组份2份，混合搅拌3h，最后将混合液过滤干燥，并在温度为250℃下焙烧3h，即可制得成品催化剂。
33.实施例4一种高效转化co2成乙醇的催化剂，包括：
34.1、将载体60份加入至水溶剂中，超声处理6h，然后加入活性组分9份至溶液中，混合搅拌12h，制得前驱体溶液；
35.2、将前驱体溶液过滤去除液体，然后经过水洗干燥，并在温度为220℃下焙烧2h，制得半成品催化剂；
36.3、将半成品催化剂粉末加入至水溶液中，超声处理1h，然后加入金属离子4份、增活剂2.5份和第三组份2.5份，混合搅拌3.54h，最后将混合液过滤干燥，并在温度为220℃下焙烧2.5h，即可制得成品催化剂。
37.实施例5一种高效转化co2成乙醇的催化剂，包括：
38.1、将载体50份加入至水溶剂中，超声处理5h，然后加入活性组分10份至溶液中，混合搅拌10h，制得前驱体溶液；
39.2、将前驱体溶液过滤去除液体，然后经过水洗干燥，并在温度为200℃下焙烧2h，制得半成品催化剂；
40.3、将半成品催化剂粉末加入至水溶液中，超声处理1h，然后加入金属离子5份、增活剂3份和第三组份3份，混合搅拌4h，最后将混合液过滤干燥，并在温度为200℃下焙烧2h，即可制得成品催化剂。
41.上述实施例1
‑
5中，活性组分选自金铜合金、氟改性铜、金属锌、钛和氯中的一种或多种混合；
42.载体选自碳化硅、氧化镁、二氧化硅、氧化铝和三氧化二铁中的至少一种；
43.增活剂为氯代烷氧基化合物，利用氯代烷氧基化合物的电子效应来改进活性组分的催化活性；
44.第三组分包括乙烯亚胺、呲咯烷、2
‑
萘胺和联苯胺中的至少一种，该类化合物有较强的电子给予能力，在反应过程中能影响产物的分子量增大，同时影响到活性组分和增活剂中氯代烷氧基化合物的相互作用，从而提高催化剂的活性。
45.本发明中高效转化co2成乙醇的催化剂的相关指标，具体见表1：
46.表1
[0047][0048]
根据表1所示，实施例1
‑
5均有较好的二氧化碳转化率，同时乙醇的转化率占比均为 80％以上，其中实施例3中催化剂表现最好。表1数据可以说明本发明提供的催化剂具有较好的活性和选择性。
[0049]
对比例1一种转化co2成乙醇的催化剂，包括：
[0050]
1、将载体70份加入至水溶剂中，超声处理6h，然后加入活性组分8份至溶液中，混合搅拌13h，制得前驱体溶液；
[0051]
2、将前驱体溶液过滤去除液体，然后经过水洗干燥，并在温度为250℃下焙烧3h，制得半成品催化剂；
[0052]
3、将半成品催化剂粉末加入至水溶液中，超声处理1.5h，然后加入金属离子3份和第三组份2份，混合搅拌3h，最后将混合液过滤干燥，并在温度为250℃下焙烧3h，即可制得成品催化剂。
[0053]
对比例2一种转化co2成乙醇的催化剂，包括：
[0054]
1、将载体70份加入至水溶剂中，超声处理6h，然后加入活性组分8份至溶液中，混合搅拌13h，制得前驱体溶液；
[0055]
2、将前驱体溶液过滤去除液体，然后经过水洗干燥，并在温度为250℃下焙烧3h，制得半成品催化剂；
[0056]
3、将半成品催化剂粉末加入至水溶液中，超声处理1.5h，然后加入金属离子3份和增活剂2份，混合搅拌3h，最后将混合液过滤干燥，并在温度为250℃下焙烧3h，即可制得成品催化剂。
[0057]
对比例3一种转化co2成乙醇的催化剂，包括：
[0058]
1、将载体70份加入至水溶剂中，超声处理6h，然后加入活性组分8份至溶液中，混合搅拌13h，制得前驱体溶液；
[0059]
2、将前驱体溶液过滤去除液体，然后经过水洗干燥，并在温度为250℃下焙烧3h，制得半成品催化剂；
[0060]
3、将半成品催化剂粉末加入至水溶液中，超声处理1.5h，然后加入金属离子3份，混合搅拌3h，最后将混合液过滤干燥，并在温度为250℃下焙烧3h，即可制得成品催化剂。
[0061]
本发明制备的高效转化co2成乙醇的催化剂具有较好的活性和选择性，与加入的增活剂和第三组分有较大关系，为了验证相关的技术方案，申请人进行了如下试验：
[0062]
对比例1
‑
3：采用实施例3的方法，在去除了增活剂和第三组份的情况下，检测制备的催化剂相关指标，具体见表2：
[0063]
表2
[0064][0065][0066]
根据表2所示，对比例1
‑
3相较于实施例3，对比例1和对比例2中分别单独去除增活剂和第三组分时，二氧化碳转化率和乙醇转化的选择性具有不同程度的下降，当对比例 3中同时去除增活剂和第三组分时，二氧化碳转化率和乙醇转化的选择性下降最明显，因此可以说明本发明中加入增活剂和第三组分是改善催化剂活性和选择性的重要因素。
[0067]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。