一种Ru基催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于催化材料技术领域，本发明专利技术提供了一种Ru基催化剂及其制备方法与应用。该制备方法包括以下步骤：S1、将1,4

【技术实现步骤摘要】
一种Ru基催化剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及催化材料
，尤其涉及一种Ru基催化剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]能源是人类活动的物质基础，人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的开发。为了减少对化石能源的依赖，寻找可持续路线开发绿色清洁能源，保证能源和化工原料来源的多样化，已然成为各个国家乃至全球发展的战略高地，也是人类社会可持续性发展的必经之路。将廉价、丰富的CO2作为碳源转化为其他有价值的化学品或液体燃料有利于碳资源化利用和减轻环境污染，CO2转化已成为能源、环保、催化等领域的研究热点。
[0003]一碳化学，特别是一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)，对清洁燃料、化学品以及未来能源的可持续性至关重要。其中CO2加氢甲烷化是碳资源利用的有效途径。但是，由于这些C1分子的惰性和低反应活性，使它们转化为清洁燃料和高附加值的化学品仍然是一个巨大的挑战。
[0004]从热力学上讲，CO2甲烷化是高度放热的，在常规的反应温度下，反应不受平衡的限制。随着温度的升高，CO2的转化率增加，但RWGS反应也得到了促进，促进了CO的形成使得CH4的选择性降低。甲烷化反应在低温(300～350℃)条件下有利于反应进行，但过程具有很强的动力学限制，要想实现该反应，开发出高活性的催化剂是关键。CO2甲烷化反应催化剂主要是以
Ⅷ
B族金属为活性金属组分、氧化物为载体的负载型催化剂，又分为贵金属和非贵金属两类。非贵金属Ni基催化剂研究最为广泛，此类催化剂在低温下催化活性较低，且催化剂存在烧结或积碳的现象，反应温度在低于200℃以下几乎检测不到产物CH4的生成，温度高于300℃时或加压条件下则表现出较好的CO2转化率，如专利CN113368862A公开的甲烷化催化剂以Ni为活性组分，载体为γ
‑
Al2O3，添加稀土金属助剂。如专利CN113842919A公开的甲烷化催化剂是以Ni为活性组分的核壳型催化剂。但这些催化剂的制备流程较为繁琐，且在低温条件下活性较低，高温易烧结积碳。
[0005]因此，如何提供一种制备工艺简单、活性高、选择性好的用于二氧化碳加氢甲烷化的催化剂成为了本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种Ru基催化剂及其制备方法与应用，其目的是解决现有二氧化碳加氢甲烷化催化剂的催化活性差，制备步骤繁琐等技术问题。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种Ru基催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0009]S1、将1,4
‑
对苯二甲酸、DMF、甲酸和硝酸铈铵水溶液混合后静态生长，再顺次经离心、洗涤、干燥得到Ce
‑
BDC；
[0010]S2、将Ce
‑
BDC焙烧得到CeO2‑
BDC；
[0011]S3、将CeO2‑
BDC放入RuCl3水溶液进行浸渍得到Ru/CeO2‑
BDC；
[0012]S4、将Ru/CeO2‑
BDC顺次进行干燥、煅烧即得Ru基催化剂。
[0013]进一步的，所述步骤S1中，DMF和甲酸的体积比为3～5：1；
[0014]所述硝酸铈铵水溶液的浓度为0.2～0.4mol/L；
[0015]所述1,4
‑
对苯二甲酸与DMF和甲酸的总体积的摩尔体积比为0.01～0.03mol：80～120mL；
[0016]所述DMF和甲酸的总体积和硝酸铈铵水溶的体积比为80～120：20～40。
[0017]进一步的，所述步骤S1中，静态生长的温度为50～70℃，时间为1～3h。
[0018]进一步的，所述步骤S2中，焙烧的温度为350～450℃，时间为3～5h。
[0019]进一步的，所述步骤S3中，RuCl3水溶液的浓度为0.15～0.20mol/L；CeO2‑
BDC与RuCl3水溶液的质量体积比为1g：125～775μL，浸渍的时间为8～12h。
[0020]进一步的，所述步骤S4中，干燥的温度为70～100℃，时间为8～12h；
[0021]煅烧的升温速率为1～5℃/min，终温为350～450℃，时间为3～5h。
[0022]本专利技术提供了上述制备方法所制备的Ru基催化剂，包括金属Ru和载体CeO2‑
BDC，其中，金属Ru占Ru基催化剂总质量的0.5～3％。
[0023]本专利技术还提供了上述的Ru基催化剂在二氧化碳加氢甲烷化中的应用，其中，使用的条件为：反应的温度为200～400℃，原料气的流速为10～30mL/min，原料气的空速为7000～10000mL
·
g
‑1·
h
‑1。
[0024]进一步的，所述原料气为H2和CO2的混合气体。
[0025]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0026]在本专利技术中，在浸渍前焙烧Ce
‑
BDC，有利于Ru的均匀分散，同时经过焙烧也增加了催化剂的氧空位，提高了催化剂对CO2的吸附，进而提高了CO2的转化率高，致使CH4的选择性可达到100％。由于活性组分的利用率高，所以本专利技术制备的Ru基催化剂的催化性能更好。
附图说明
[0027]图1为实施例1
‑
3和对比例1
‑
7所制备的催化剂的活性评价图，其中横坐标为温度(℃)，纵坐标为CO2转化率(％)；
[0028]图2为实施例2制备的Ru基催化剂的TEM透射电镜图。
具体实施方式
[0029]本专利技术提供了一种Ru基催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0030]S1、将1,4
‑
对苯二甲酸、DMF、甲酸和硝酸铈铵水溶液混合后静态生长，再顺次经离心、洗涤、干燥得到Ce
‑
BDC；
[0031]S2、将Ce
‑
BDC焙烧得到CeO2‑
BDC；
[0032]S3、将CeO2‑
BDC放入RuCl3水溶液进行浸渍得到Ru/CeO2‑
BDC；
[0033]S4、将Ru/CeO2‑
BDC顺次进行干燥、煅烧即得Ru基催化剂。
[0034]在本专利技术中，所述步骤S1中，DMF和甲酸的体积比为3～5：1，优选为3.5～4.5：1，进一步优选为4：1；
[0035]所述硝酸铈铵水溶液的浓度为0.2～0.4mol/L，优选为0.25～0.35mol/L，进一步优选为0.3mol/L；
[0036]所述1,4
‑
对苯二甲酸与DMF和甲酸的总体积的摩尔体积比为0.01～0.03mol：80～120mL，优选为0.02mol：85～110mL，进一步优选为0.02mol：90～10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ru基催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将1,4
‑
对苯二甲酸、DMF、甲酸和硝酸铈铵水溶液混合后静态生长，再顺次经离心、洗涤、干燥得到Ce
‑
BDC；S2、将Ce
‑
BDC焙烧得到CeO2‑
BDC；S3、将CeO2‑
BDC放入RuCl3水溶液进行浸渍得到Ru/CeO2‑
BDC；S4、将Ru/CeO2‑
BDC顺次进行干燥、煅烧即得Ru基催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，DMF和甲酸的体积比为3～5：1；所述硝酸铈铵水溶液的浓度为0.2～0.4mol/L；所述1,4
‑
对苯二甲酸与DMF和甲酸的总体积的摩尔体积比为0.01～0.03mol：80～120mL；所述DMF和甲酸的总体积和硝酸铈铵水溶的体积比为80～120：20～40。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，静态生长的温度为50～70℃，时间为1～3h。4.根据权利要求1～3任一项所述的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞俊，何玉璨，毛东森，郑翔，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：