本技术涉及一种具备抗硫和耐CO特性的高熵金属间化合物催化剂,及其制备技术和应用领域。该催化剂通过将Ni、Co、Cu、Fe、In和M六种金属元素形成的金属间化合物,负载于铝镁金属氧化物载体上,实现高效催化性能。
背景技术
甲醇作为一种基础化工原料,在下游工业中占据重要地位,特别是在有机溶剂和合成纤维的生产中得到了广泛应用。此外,在能源领域,甲醇是一种清洁的液体燃料,与传统化石燃料相比,使用甲醇能够减少约60%的二氧化碳排放。然而,在“双碳”目标背景下,甲醇生产面临着绿色转型的严峻挑战。虽然煤制甲醇曾是主要的生产路径之一,但其高二氧化碳排放使其发展受限,难以适应当前的低碳要求。因此,开发低碳排放的绿色甲醇生产路径对于实现“双碳”目标具有重要的现实意义,引起了工业界和学术界的广泛关注。
国际能源署公认的一种绿色甲醇生产路径是基于生物质能的利用,具体为:生物质厌氧发酵产生沼气,经净化和预处理(主要是脱硫过程)后,进行催化重整生成合成气;合成气再通过催化加氢反应生成甲醇。然而,现有的甲醇合成催化剂大多仅适用于纯CO2
加氢制甲醇的工艺,不宜直接用于合成气(含CO气氛下的CO2
)加氢制甲醇。此外,沼气净化处理后微量的H2
S残留对催化剂的抗硫性能提出了更高要求。因此,为实现绿色甲醇的规模化生产,亟需开发具有高活性、高选择性、耐CO性以及优异抗硫性能的甲醇合成催化剂,以适应绿色甲醇生产的工艺需求。
高熵金属间化合物催化剂由五种或更多种元素组成,能够形成丰富的表面活性位点,表现出优异的催化性能和热稳定性。此外,其多元化的成分组合使催化性能具备较大的调控空间,能够满足甲醇合成催化剂对耐CO性和抗硫性的双重需求。而层状双氢氧化物(LDH)因其主体层板成分可调控、插层阴离子易交换等优势,是制备高熵金属间化合物催化剂前驱体的理想材料,且为催化剂的改性提供了有效的合成路径。
实现思路