[發(fā)明專利]一種類鈣鈦礦La2NiO4制備方法及應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910069132.9
• 申請日: 2009-06-04
• 公開（公告）號: CN101564690A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張利峰;申奕;王蕾
• 申請（專利權(quán)）人: 天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01J37/34;B01J37/16;B01J37/18;B01J37/08;C01B3/32
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所
• 代理人: 王 麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種催化劑的制備方法和用途，特別是涉及一種類鈣鈦礦La₂NiO₄催化劑的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

近二三十年來，為解決能源和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展問題，加之化石燃料日趨枯竭，開發(fā)利用清潔的可再生能源備受關(guān)注。而氫氣作為一種清潔能源，正越來越多地受到人們的關(guān)注。

氫氣是高效、清潔、可再生的能源，在全球能源系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展中將起到顯著作用。氫與其它含能物質(zhì)相比，具有一系列突出的優(yōu)點(diǎn)。氫的能量密度高，是普通汽油的2.68倍；將氫轉(zhuǎn)換為動力，熱效率比常規(guī)化石燃料高30-60％，如作為燃料電池的燃料，效率可高出一倍。燃料電池在未來的能源結(jié)構(gòu)中將占有重要的比例。

燃料電池所需要的氫一般是通過自然界中已經(jīng)存在的碳?xì)浠衔铩烊粴狻⒚?、石油等一次能源中提取出來的，這種方法制取所得的氫，已經(jīng)成為了二次能源，它不僅消耗掉了相當(dāng)大的能量，而且所得效率相當(dāng)?shù)?；并且在其制取過程還對環(huán)境產(chǎn)生了污染。因此人們對可再生資源(諸如太陽能和生物質(zhì))制氫產(chǎn)生了興趣，

醇類是自然界中大量存在的生物質(zhì)，具有成本低、來源廣、易儲藏的特點(diǎn)，因而醇類制氫受到廣泛地關(guān)注。在醇類燃料中，乙醇相對于甲醇有幾個突出的優(yōu)點(diǎn)：低毒，安全性高；較高的能量密度；較高的辛烷值；低的光化反應(yīng)性；高的汽化熱；在催化劑上具有熱擴(kuò)散性等。在水蒸氣重整反應(yīng)中，乙醇的濃度為10％-25％。醇類用于熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)和質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)受到重視。研究重整乙醇制氫催化劑的焦點(diǎn)集中在發(fā)現(xiàn)一種可以阻止積碳產(chǎn)生和CO生成的高活性、高氫氣選擇性的催化劑。

乙醇水蒸氣重整制氫催化劑常用的有以下幾種(1)鈷負(fù)載型催化劑(2)貴金屬催化劑(3)鎳負(fù)載型催化劑(4)銅基催化劑等。關(guān)于Ni，Co，Ni/Cu的乙醇水蒸氣重整催化劑以及如Pd，Pt，Rh等貴金屬催化劑已經(jīng)有了廣泛的研究。但是這些催化劑用于乙醇水蒸氣重整制氫的效果不太理想，如何低溫、低水汽比、高選擇性地從乙醇中獲得氫成為乙醇?xì)湓醇夹g(shù)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

鈣鈦礦和類鈣鈦礦復(fù)合金屬氧化物是近年來研究較多的一種新型非金屬功能材料，可作為磁電阻材料、磁制冷材料、燃料電池、導(dǎo)電陶瓷、氧分離膜與氣敏材料、氧化還原催化劑而廣泛應(yīng)用于計算機(jī)、軍事、航天通訊、工業(yè)催化等各個領(lǐng)域。鈣鈦礦的化學(xué)分子式為ABO3，其中，A為原子半徑較大的稀土金屬元素(如La、Pr、Sm、Ce、Gd等)或堿土金屬元素(Ca、Sr、Ba)，B為原子半徑較小的過渡金屬元素(如Mn、Ti、Mo、Cr、Fe、Co、Ni等)。不同的A位和B位摻雜離子，往往會導(dǎo)致其材料結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的改變。

近些年來，由鈣鈦礦(ABO₃)結(jié)構(gòu)和巖鹽結(jié)構(gòu)(AO)交替組成的具有K₂NiF₄型結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物，因其也具有許多鈣鈦礦(ABO₃)結(jié)構(gòu)所具有的優(yōu)點(diǎn)并具有超導(dǎo)性等獨(dú)特的電、磁學(xué)性質(zhì)，在固體化學(xué)和固體物理領(lǐng)域內(nèi)引起了人們廣泛的興趣。但在催化領(lǐng)域內(nèi)，只是近年來才引起催化學(xué)家的興趣。K₂NiF₄型稀土復(fù)合氧化物A₂BO₄比稀土鈣鈦礦型復(fù)合氧化物(ABO₃)具有更良好的晶體結(jié)構(gòu)、高溫穩(wěn)定性以及較高的氧化、還原等催化活性，已經(jīng)成為一種繼ABO₃之后更有發(fā)展前景的新型材料。近年來已被應(yīng)用于汽車尾氣凈化、NOx的消除、氧化反應(yīng)和甲烷氧化偶聯(lián)、甲烷二氧化碳重整以及納米碳管的研究等反應(yīng)，顯示出良好的應(yīng)用前景。在A₂BO₄化合物中，通過選擇不同的摻雜原子和制備方法使其具有較高的催化活性，從而滿足工業(yè)化的要求，同時探索A₂BO₄在不同反應(yīng)中的應(yīng)用，進(jìn)一步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，也是今后研究的重點(diǎn)。