CO2加氢制高碳烃(C5+)既能缓解CO2排放压力,又有望实现其高值化利用。近年来,采用“金属氧化物”与“分子筛”组成的双功能催化剂,实现了 CO2加氢选择性制高值碳氢化合物。首先CO2在金属氧化物活性位点上进行RWGS反应生成CO,然后CO经FTS反应生成低碳烯烃,接着低碳烯烃迁移和扩散至分子筛的酸性位点上进行低聚、加氢和异构反应,实现CO2加氢高选择性制高碳烃。本文设计和制备了Fe基/Ni-AlMCM-41双功能催化剂,在固定床反应器中测试了其CO2加氢制高碳烃性能。结合XRD、H2-TPR、NH3-TPD、烯烃-TPD-Mass、XPS、SEM、TEM等表征手段,探索了催化剂的结构、表面性质等对其CO2加氢反应性能的影响。主要研究内容和结果如下:(1)采用溶剂热法制备了形貌均一的Fe3O4催化剂。通过Na、K助剂的修饰和CO+H2、CO2+H2、高纯H2三种不同还原气的还原,考察其CO2加氢反应性能。实验表明,K助剂修饰和高纯H2还原后的Fe3O4催化剂应用于CO2加氢反应时,对反应产物具有较强的调控能力且表现出较高的CO2转化率和低碳烯烃选择性。其次,对Fe3O4催化剂进行K助剂修饰量考察其CO2加氢反应性能。实验表明,采用质量含量为0.5%K修饰后的Fe基催化剂,以高纯H2还原,应用于CO2加氢反应,在320℃、2MPa、1000 h-1、H2/CO2=3的条件下,CO2转化率为30.9%,CO选择性为16.6%,CH4选择性为20.5%,低碳烯烃选择性达51.5%,高碳烃收率3.1%。(2)商业MCM-41介孔材料进行Ni、Al改性,得到具有规则孔道结构和弱酸性的Ni-AlMCM-41介孔硅铝催化剂,该催化剂能够为低碳烯烃齐聚、加氢和异构化反应提供活性位点。Fe基/Ni-AlMCM-41双功能催化剂分别采用一段分层组合和两段串联的组合方式,进行CO2催化加氢反应性能对比。实验表明,当Fe基/Ni-AlMCM-41采用一段分层组合方式进行CO2加氢反应时,由于两催化剂组合距离过近,导致不同活性组分的酸碱分子互相迁移,造成催化剂失活。通过改变Ni-AlMCM-41中硅铝比调控其酸量,探索酸量对CO2加氢性能的影响。实验表明,将 0.5wt%K-Fe3O4 与 Si/Al=50 的 Ni-AlMCM-41 介孔材料串联,CO2转化率为 32.9%,CO 选择性为7.1%,CH4选择性为10.9%,高碳烃收率可达15.2%。相比0.5wt%K-Fe3O4,高碳烃收率从3.1%提高至15.2%,表明该双功能催化剂体系实现了 CO2加氢制高碳烃,且表现出较高的高碳烃收率。