CO2加氢制甲醇的Cu-Zn-Al水滑石催化剂研究

摘要

CO2的过度排放会对人类健康、环境和生态系统造成重大危害.将CO2转化为有价值的化学物质和燃料,如甲醇,是目前解决CO2过度排放问题的一种有效方法.在用CO2加氢制甲醇的过程中,催化剂的活性会直接影响CO2转化率和甲醇选择率.常用的催化剂主要为铜基催化剂,但是单纯的铜基催化剂存在比表面积小、活性组分分散性差和高温下易失活等缺点.水滑石类插层材料(LDHs)具有晶体尺寸小、酸碱表面特性可控和高温下不易烧结等优点,广泛应用于氢化和聚合等反应体系中需要碱性环境的化学反应.研究发现,以Cu(NO3)2·3H2O,Zn(NO3)2·6H2O,Al(NO3)3·9H2O为原料,以NaOH和NaCO3为沉淀剂,采用共沉淀法制备Cu-Zn-Al-LDH,其中Cu:Zn:Al的物质的量比分别为1.0:1.0:0.2、1.0:1.0:0.4、1.0:1.0:0.6和1.0:1.0:0.8.所得样品不含其他杂质,呈六边形片层状,分散较均匀.当Cu:Zn:Al的物质的量比为1.0:1.0:0.6时,样品催化性能最优,CO2和甲醇选择率分别为12.1％和42.3％.这是由于适量的Al3+不但可以扩大催化剂的比表面积和提高活性组分的分散性,而且可以调变催化剂表面的酸碱性,有助于提高催化剂对CO2的吸附量.