课题基金 / 基金详情

面向CO2加氢应用的反应温度匹配型N-CeO2/SAPO-34双功能催化剂制备及性能研究

批准号:
21878116
项目类别:
面上项目
资助金额:
65.0 万元
负责人:
郭利民
依托单位:
学科分类:
反应工程
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
华子乐、李少中、杨彬、田建建、杨登尧、付诗瑀、崔楠

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
国际社会广泛关注CO2减排。利用CO2转化为甲醇和低碳烯烃,既可实现CO2资源化,又可减排CO2,具有重要战略意义。但高性能催化剂缺乏仍是CO2转化面临的巨大挑战。在CO2加氢制甲醇用催化剂探索中,申请人首次发现N掺杂CeO2(N-CeO2)具有非常好的甲醇选择性,反应温度达700K时,甲醇选择性仍保持在20%。基于此,本项目提出以N-CeO2和SAPO-34为基础构建反应温度匹配型双功能催化剂新体系,以实现CO2加氢直接高效合成低碳烯烃为目标。探索N-CeO2催化CO2加氢的活化机制及在高温条件下(673K以上)抑制逆水汽反应机制;探索SAPO-34介/微孔道结构/表面性质与加压H2气氛下催化甲醇制低碳烯烃性能关系;构建N-CeO2与SAPO-34复合双功能催化剂,揭示CO2加氢与生成低碳烯烃反应耦合机制,优化催化性能并探索其应用前景,为CO2转化新工艺开发提供理论支撑。
英文摘要
The CO2 emission control have been receiving increasingly attention worldwide. Conversion of CO2 into methanol and lower olefins can achieve not only the utilization of CO2 resource but also the CO2 emission control, which shows the strategic significance. However, it is still a challenge for the activation and high selective conversion of CO2. In our quest for a suitable catalyst for CO2 hydrogenation into methanol, N doped CeO2 (N-CeO2)showed excellent catalytic activity and selectivity. The methanol selectivity was up to 20% even at the 700K. Therefore, we proposed the design of a bifunctional catalyst consisted of N-CeO2 for methanol synthesis and SAPO-34 for carbon-carbon coupling, which was expected to achieve the direct conversion of CO2 and H2 into lower olefins. During the project implement, the activation mechanism of CO2 and H2 on N-CeO2 will be elucidated, the mechanism of reverse water gas shift reaction suppression on N-CeO2 at high temperature (not lower than 673K) will be also investigated, the optimized synthesis of N-CeO2 based catalysts with high performance for CO2 hydrogenation into methanol will be proposed, the optimized synthesis of SAPO-34 with high performance for methanol to lower olefins in high pressure H2 will be also proposed, the N-CeO2/SAPO-34 based bifunctional catalyst will be prepared and the reaction coupling mechanism of methanol synthesis and methanol-to-lower olefins will be carefully investigated. Finally, the successful design of N-CeO2/SAPO-34 based bifunctional catalyst with high performance for CO2 and H2 direct conversion into lower olefins is highly expected.
国际社会广泛关注CO2减排,中国作为最大排放国,减排压力巨大。利用CO2转化为甲醇和低碳烯烃,即可实现CO2资源化,又可减排CO2,具有重要战略意义。但高性能催化剂缺乏仍是CO2转化面临的巨大挑战。在项目支持下,团队开展了多种CO2加氢催化剂体系探索及研制工作,N掺杂CeO2催化剂制备及其CO2加氢性能研究,确认N-CeO2催化CO2加氢活性不足,同时也尝试与SAPO-34构建双功能催化剂,对CO2加氢直接制备低碳烯烃性能不佳;后续对CuO/CeO2、ZnO/CrOx、In-Co合金/双金属氧化物/碳化物等系列催化体系进行研究,对催化机理、活性位进行了较深入研究,旨在开发性能优良的高温催化CO2制甲醇催化剂,目前In2O3-Co3InC0.75复合催化剂体系,实现了CO2加氢制甲醇优良性能,目前最优活性的甲醇产率达到0.62 gMeOHgcat-1h-1(300 oC, 5 MPa, 24000 cm3STPgcat-1 h-1 和 H2/CO2=3:1),并对该体系用于CO2加氢直接制低碳烯烃进行了探索,工作还在进行中;针对MTO/MTG过程所需,开展了功能分子筛催化剂制备及能源小分子催化转化,为双功能催化剂构建提供支撑;在Chin. J. Catal, Catal. Sci. Tech., Appl. Catal. A等国内外期刊发表论文13篇,举办国际学术研讨会5次(线上2次),培养博士后/研究生8人。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Comparative study of CO2 hydrogenation to methanol on cubic bixbyite-type and rhombohedral corundum-type indium oxide
立方方铁锰矿型和菱方刚玉型氧化铟CO2加氢制甲醇的对比研究
DOI: 10.1016/j.cclet.2020.05.031
发表时间: 2020-05
期刊: Chinese Chemical Letters
影响因子: 9.1
作者: [Yang Bin, Li Longtai, Jia Ziye, Liu Xiping, Zhang Chunjie, Guo Limin]
通讯作者: Guo Limin
DOI: 10.1016/j.apcata.2021.118466
发表时间: 2022-01-25
期刊: APPLIED CATALYSIS A-GENERAL
影响因子: 5.5
作者: [Li, Linghao, Wang, Wei, Hua, Zile]
通讯作者: Hua, Zile
DOI: 10.1021/acs.iecr.9b01316
发表时间: 2019-05
期刊: Industrial & Engineering Chemistry Research
影响因子: 4.2
作者: [Bin Yang;Lijun Wang;Zile Hua;Limin Guo]
通讯作者: Bin Yang;Lijun Wang;Zile Hua;Limin Guo
DOI: --
发表时间: 2021
期刊: 能源环境保护
影响因子: --
作者: [李龙泰, 罗学彬, 张春杰, 王逸夫, 郭利民]
通讯作者: 郭利民
13
    Co3InC0.75-In2O3催化剂上二氧化碳加氢制甲醇基础研究
    • 批准号:
      22378152
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      50.00万元
    • 批准年份:
      2023
    • 负责人:
      郭利民
    • 依托单位:
    中日环境催化研讨会
    • 批准号:
      22281240017
    • 项目类别:
      --
    • 资助金额:
      20万元
    • 批准年份:
      2022
    • 负责人:
      郭利民
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金