【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化剂制备，具体涉及一种多功能耦合催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、co2加氢转化为液体燃料和化学品具有碳减排和高附加值利用的重要意义，对缓解气候变化和减少化石燃料依赖存有积极作用。co2加氢的产物包括甲醇、烯烃、芳烃、烷烃、c2+醇等。其中，c2+醇(即大于等于两个碳原子的直链醇)具备能量密度高、辛烷值高、蒸气压低、挥发性低、在燃料中溶解性好、能与现有燃料设施兼容等特点，可作为替代燃料、油品添加剂、溶剂、化工原料和中间体(生产洗涤剂、药品、化妆品)等，附加值高，应用广泛。c2+醇的生产方式包括粮食发酵法和烯烃水合法，前者规模和产量有限，且存在粮食与能源之争，后者催化剂稳定性差，石油依赖度高，与我国能源结构相悖。co2加氢制备c2+醇(co2-has)技术拥有流程短、效率高、操作简便等优势，是一种极具潜力的c2+醇生产替代方式。用于co2-has的催化剂主要包括四类：贵金属、mo基、cu基和改性费托催化剂。其中，贵金属价格昂贵、mo基催化剂反应条件苛刻，cu基催化剂甲醇含量过高，改性费托催化剂廉价易得，反应温和，产物丰富，是发展最快的催化剂体系。但改性费托催化剂目前的转化率和选择性仍不理想，难以满足工业生产要求，这需要对催化剂进行合理设计。
2、高效催化剂开发的关键在于有效调控中间物种的定向转化和c-c偶联的精准合成。反应偶联是一种提高催化性能的实用策略，其通过将不同功能的活性组分进行复合，可有效促进中间物种(如c1中间体)的生成、转移和耦合等过程的发生，以此提升co2转化率、c2+醇选择性和收
3、目前co2加氢制备c2+醇反应存在转化率和c2+醇选择性较低等问题，亟需研发一种提高co2加氢制备c2+醇的转化率和提高c2+醇选择性的催化剂。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术存在的问题，提供了一种多功能耦合催化剂及其制备方法和应用，催化剂由碱金属改性的fein和k改性的cuznal复合而成，基于cuznal上大量的c1中间体(如co、chxo、cooh等)及fe基催化剂上丰富的chx物种，将这两种组分进行复合，以此调控反应网络，强化c-c耦合，实现中间物种的高效、定向转化，提升c2+醇选择性。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、本专利技术的第一个方面在于提供一种多功能耦合催化剂，所述催化剂由fexin-my组分和cuznal-km组分组成，其中，x为fe相对于in的摩尔比，m为碱金属元素，y为碱金属元素在fexin-my中的质量分数，m为钾元素在cuznal-km中的质量分数。
4、优选地，所述x的取值范围为1-5，更优选为3。
5、优选地，所述y的取值范围为1-5wt％，更优选为2wt％。
6、优选地，所述m的取值范围为1-5wt％，更优选为3wt％。
7、优选地，所述m选自na、k、rb、cs中的一种或多种，更优选为k。
8、优选地，所述fexin-my组分占催化剂总质量的20-80％，更优选为50％。
9、优选地，所述复合的复合方式包括粉末混合、颗粒混合和分层装填中的任一种。
10、本专利技术的第二个方面在于提供一种上述催化剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
11、1)将fe盐和in盐溶解，得到溶液l1；
12、2)将含m的沉淀剂溶解，得到溶液l2；
13、3)将溶液l1和溶液l2混合反应，产物经干燥、焙烧，得到fexin-my；
14、4)将cuznal浸渍钾盐，经干燥、焙烧，得到cuznal-km；
15、5)将fexin-my和cuznal-km进行耦合，得到多功能耦合催化剂。
16、优选地，所述步骤1)中fe盐和in盐独立选自其相应的硝酸盐、氯化盐、硫酸盐和醋酸盐中的任一种。更优选地，选自硝酸盐。
17、优选地，所述步骤2)中含m的沉淀剂选自其相应的碳酸盐、碳酸氢盐和氢氧化物中的一种或多种。更优选地，选自氢氧化钾。
18、优选地，所述步骤4)中钾盐选自碳酸钾、碳酸氢钾和氢氧化钾中的一种或多种。更优选地，选自碳酸钾。
19、优选地，所述步骤1)溶液l1中的总金属离子摩尔浓度为0.5-2mol/l，更优选为1mol/l。
20、优选地，所述步骤2)溶液l2中m的摩尔浓度为0.5-2mol/l，更优选为2mol/l。
21、优选地，所述步骤3)反应温度为20-30℃，时间为2-12h，ph为8-10。
22、优选地，所述步骤3)和步骤4)干燥的温度为80-120℃，干燥时间为6-48h，焙烧温度为350-450℃，焙烧时间为2-10h。
23、本专利技术的第三个方面在于提供一种上述催化剂或上述制备方法制备得到的催化剂在co2加氢制备c2+醇中的应用。
24、优选地，所述应用的过程为：按特定方式将装填好的多功能耦合催化剂进行还原，然后通入原料气进行反应，合成c2+醇。
25、进一步优选地，所述还原的还原气选自纯h2、纯co、10％h2/ar、10％co/ar中的任一种，还原温度为300-400℃，还原时间为2-8h。
26、进一步优选地，所述原料气为h2/co2/n2＝72/24/4，空速为3000-6000mlgcat-1h-1，反应温度为240-320℃，反应压力为3-5mpa。
27、相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所提供的多功能耦合催化剂具有优异的co2转化率和c2+醇选择性，其制备方法简单，操作简便，易于重复和放大生产，具有潜在的工业应用前景。
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1.一种多功能耦合催化剂，其特征在于，所述催化剂由FexIn-My组分和CuZnAl-Km组分组成，其中，x为Fe相对于In的摩尔比，M为碱金属元素，y为碱金属元素占FexIn-My的质量分数，m为钾元素占CuZnAl-Km的质量分数。
2.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述x的取值范围为1-5，所述y的取值范围为1-5wt％，所述m的取值范围为1-5wt％。
3.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述M选自Na、K、Rb、Cs中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述FexIn-My组分占催化剂总质量的20-80％。
5.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述耦合方式选自粉末混合、颗粒混合和分层装填中的任一种。
6.一种如权利要求1-5任一项所述催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中Fe盐和In盐独立选自其相应的硝酸盐、氯化盐、硫酸盐和醋酸盐中的任一种；所述步骤2)中含M的沉淀剂选自其相应的碳
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)溶液L1中的总金属离子摩尔浓度为0.5-2mol/L；所述步骤2)溶液L2中M的摩尔浓度为0.5-2mol/L；所述步骤3)反应温度为20-30℃，时间为2-12h，pH为8-10。
9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)和步骤4)干燥的温度为80-120℃，干燥时间为6-48h，焙烧温度为350-450℃，焙烧时间为2-10h。
10.一种如权利要求1-5任一项所述催化剂或如权利要求6-9任一项所述制备方法制备得到的催化剂在CO2加氢制备C2+醇中的应用，其特征在于，所述应用的过程为：按特定方式将装填好的多功能耦合催化剂进行还原，然后通入原料气进行反应，合成C2+醇；所述还原的还原气选自纯H2、纯CO、10％H2/Ar、10％CO/Ar中的任一种，还原温度为300-400℃，还原时间为2-8h；所述原料气为H2/CO2/N2＝72/24/4，空速为3000-6000mLgcat-1h-1，反应温度为240-320℃，反应压力为3-5MPa。
...【技术特征摘要】
1.一种多功能耦合催化剂，其特征在于，所述催化剂由fexin-my组分和cuznal-km组分组成，其中，x为fe相对于in的摩尔比，m为碱金属元素，y为碱金属元素占fexin-my的质量分数，m为钾元素占cuznal-km的质量分数。
2.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述x的取值范围为1-5，所述y的取值范围为1-5wt％，所述m的取值范围为1-5wt％。
3.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述m选自na、k、rb、cs中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述fexin-my组分占催化剂总质量的20-80％。
5.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述耦合方式选自粉末混合、颗粒混合和分层装填中的任一种。
6.一种如权利要求1-5任一项所述催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中fe盐和in盐独立选自其相应的硝酸盐、氯化盐、硫酸盐和醋酸盐中的任一种；所述步骤2)中含m的沉淀剂选自其相应的碳酸盐、碳酸氢盐和氢氧化物中的一种或多种...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦婷婷，牛强，夏杭琦，代元元，
申请(专利权)人：内蒙古鄂尔多斯电力冶金集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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