一种铟钴复合金属碳化物催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种铟钴复合金属碳化物催化剂及其制备方法和应用，是由铟钴复合金属碳化物组成，化学计量组成记为

【技术实现步骤摘要】
一种铟钴复合金属碳化物催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种催化剂及其制备方法和应用，具体涉及一种铟钴复合金属碳化物催化剂及其制备方法和其在二氧化碳催化加氢制甲醇反应中的应用，属于催化

。

技术介绍

[0002]随着工业的迅速发展，化石燃料的使用给生态环境带来的负面影响越来越凸显
。
其中，
CO2作为主要的温室气体对全球气候变化造成严重的危害
。
降低空气中的
CO2浓度是一项长期而艰巨的任务，现有技术可以从工业来源中捕获
CO2，但是缺少利用或永久存储这种碳的技术方案，捕获过程只是延迟
CO2的排放
。
意识到化石资源是在光合作用过程中通过自然的碳氢化作用产生的，因而以
CO2作为碳源加氢可能是再生能源的有效方法
。CO2加氢可以合成甲醇
、
一氧化碳和甲烷等高附加值的产品
。
其中，甲醇作为重要的化学原料，是用于制造烯烃
、
汽油
、
生物柴油和燃料添加剂等
。CO2选择性加氢制甲醇是解决温室效应
、
发展绿色能源和实现经济可持续发展的重要途径之一
。
[0003]催化剂是
CO2加氢制甲醇的关键，常用的催化剂有
Cu
基催化剂
、In2O3基催化剂以及其他新型催化体系
。
铜基催化剂存在副反应多
、
稳定性差
>、
易被反应气携带的硫化物毒化以及高温选择性差等缺点，极大限制了其应用
。
铟基催化剂，特别是其与过渡金属
(
如钴
、
铁和镍等
)
复合后的催化剂，具有选择性高
、
抗毒性强和稳定性好等优点，已成为国内外的研究热点
。
负载过渡金属的铟基催化剂在二氧化碳催化加氢制甲醇反应之后出现了铟基复合碳化物的结构
。
理论计算和原位表征进一步确认了该复合碳化物是二氧化碳催化加氢制甲醇的活性位点
(ACS Catal.2020,10,5064
‑
5076)。
因此，铟基复合金属碳化物的合成与制备对于二氧化碳催化加氢制甲醇具有重要的意义
。
[0004]申请号为
201710956080.1
的专利公开了一种负载型碳化镍铟合金催化剂的制备方法，该方法首先通过在金属
、
合金
、
碳化物
、
碳
、
氮化物和氧化物载体上原位生长草酸捏或氢氧化镍，然后再等体积浸渍含铟的水溶液，高温焙烧后得到催化剂前驱体，最后高温通过还原碳化的方式得到负载型碳化镍铟合金
。
该催化剂在逆水煤气变换反应
、
草酸二甲酯加氢制乙二醇反应
、
二氧化碳加氢制甲醇反应中均有优异的催化活性；申请号为
97196184.0
的专利公布了一种金属碳化物
‑
第
Ⅷ
族金属的制备方法，该方法通过将一种碳源
(
乙炔黑
)、
一种第
Ⅷ
族金属和一种颗粒前驱体的混合物加热到
900℃
‑
1500℃
，从而形成过渡金属碳化物
‑
第
Ⅷ
族金属的粉末；申请号为
201310546079.3
的专利公开了一种碳化物的制备方法，通过将成型的氧化铝等载体浸渍于碳化物前驱体溶液中，干燥处理后再浸渍于贵金属盐溶液中，即可得到碳化物促进的负载型贵金属加氢催化剂；申请号为
201811188174.X
的专利公布了一种过渡金属碳化物粉体材料的制备方法，利用高温熔盐歧化反应原位制备过渡金属碳化物粉体，将碳材料和过渡金属原料混合形成原料混合物，在惰性气氛下，
750℃
‑
1000℃
的高温处理，冷却后，去除反应产物和固态熔盐中的熔盐，即可得到过渡金属碳化物粉末；申请号为
201780061701.8
的专利公布了一种制备金属氮化物和碳化物的方法，通过将一种金属氧化物与另一种金属的氰基金属化物接触反应形成混合物，高温反应后即可形成金属
氮化物或金属碳化物
。
[0005]由以上公布的金属碳化物催化剂制备技术可以发现，传统制备方法一般采用提前引入碳源或者高温碳化的方式制备
。
但是这些金属碳化物制备方法存在合成反应不易控制
、
能量消耗大和生产成本高等问题，例如提前引入碳源的方式会因为物料混合不均匀和碳热还原反应不完全而导致碳化物纯度较低；高温碳化的方式一般要求温度在
750℃
以上，需要消耗较大能量
。
此外，这些方法适用于单一金属碳化物的合成，在制备复合金属碳化物材料上仍存在一定的局限性，需要更加苛刻的制备条件和繁琐的制备步骤
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的第一个目的在于，提供一种工艺简单
、
能耗低且成本低的铟钴复合金属碳化物催化剂的制备方法，解决现有技术存在的上述不足中的至少一项
。
例如，本专利技术的目的之一在于解决现有金属碳化物合成工艺复杂
、
煅烧温度较高及反应不可控等问题中的一项或多项
。
[0007]为此，本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现：
[0008]一种铟钴复合金属碳化物催化剂，其特征在于：是由铟钴复合金属碳化物组成，化学计量组成记为
InCo3C
0.75
，其中
InCo3C
0.75
表示为铟钴复合金属碳化物
。
[0009]步骤一，将铟前驱体和钴前驱体混合溶于去离子水中，超声溶解得到混合均匀的澄清溶液；
[0010]步骤二，将步骤一得到的澄清溶液转移至真空干燥箱，干燥处理，得到溶胶状催化剂前驱体；
[0011]步骤三，将步骤二得到的催化剂前驱体转移至马弗炉中，
400℃
煅烧4小时，形成铟钴复合氧化物；
[0012]步骤四，将步骤三得到的铟钴复合氧化物转移至管式炉中，在
CO2/H2混合气氛中碳化还原处理，冷却后得到铟钴复合金属碳化物
。
[0013]在采用上述技术方案的同时，本专利技术还可以采用或者组合采用如下技术方案：
[0014]作为本专利技术的优选技术方案，步骤一中所述的铟盐选自硝酸铟
、
氯化铟和醋酸铟中的一种或多种
。
[0015]作为本专利技术的优选技术方案，步骤一中所述的钴盐选自硝酸钴
、
氯化钴和醋酸钴中的一种或多种
。
[0016]作为本专利技术的优选技术方案，步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种铟钴复合金属碳化物催化剂，其特征在于：是由铟钴复合金属碳化物组成，化学计量组成记为
InCo3C
0.75
，其中
InCo3C
0.75
表示为铟钴复合金属碳化物
。2.
一种制备权利要求1所述的铟钴复合金属碳化物催化剂的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一，将铟盐和钴盐混合溶于去离子水中，超声溶解得到混合均匀的澄清溶液；步骤二，将步骤一得到的澄清溶液转移至真空干燥箱，干燥处理，得到溶胶状催化剂前驱体；步骤三，将步骤二得到的催化剂前驱体转移至马弗炉中，
400oC
煅烧4小时，形成铟钴复合氧化物；步骤四，将步骤三得到的铟钴复合氧化物转移至管式炉中，在
CO2/H2混合气氛中碳化还原处理，冷却后得到溶胶状铟钴复合金属碳化物
。3.
如权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤一中所述的铟盐选自硝酸铟
、
氯化铟和醋酸铟中的一种或多种
。4.
如权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤一中所述的钴盐选自硝酸钴
、
氯化钴和醋酸钴中的一种或多种
。5.
如权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤一中所述的铟离子
、
钴离子和水分子的摩尔比为1：

【专利技术属性】
技术研发人员：杨彬，张玲霞，郭利民，
申请(专利权)人：国科大杭州高等研究院，
类型：发明
国别省市：