[發(fā)明專利]NiAu雙金屬合金納米催化劑及其合成與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011046771.6
• 申請(qǐng)日: 2020-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN114308061B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉偉;張曉奔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號(hào): B01J23/89
• 分類號(hào): B01J23/89;B01J35/00;C01B32/40
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發(fā)明公開了一種用于逆水氣變換反應(yīng)的NiAu雙金屬合金納米催化劑及其合成與應(yīng)用，催化劑活性組分是NiAu均勻合金。鎳的前體鹽和金的前體鹽同時(shí)溶于去離子水中，調(diào)節(jié)pH到10～12；然后加入二氧化硅，充分混合攪拌1～5小時(shí)；收集固體成分；轉(zhuǎn)移到30～100℃的鼓風(fēng)干燥箱中過夜烘干；將得到的干燥固體在100～300℃的馬弗爐中進(jìn)一步焙燒4～8小時(shí)；在300～800℃下還原焙燒4～8小時(shí)，即得NiAu雙金屬合金納米催化劑。該催化劑應(yīng)用于常壓下逆水氣變換反應(yīng)，表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性，并且在空速高達(dá)180000ml?gsubgt;cat/subgt;supgt;?1/supgt;hsupgt;?1/supgt;，反應(yīng)溫度為400℃條件下平穩(wěn)運(yùn)行40小時(shí)無明顯失活。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種NiAu合金納米催化劑及其合成與應(yīng)用，具體涉及一種高穩(wěn)定性的NiAu雙金屬合金納米催化劑及其合成與在CO₂高效、高選擇性逆水氣變換轉(zhuǎn)化為CO反應(yīng)中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

多年來，鎳基催化劑被認(rèn)為是一種有利于CO₂加氫甲烷化的催化劑，而金則被認(rèn)為是一種低催化活性的物質(zhì)。近日，很多文章中都報(bào)道了原子級(jí)分散的Ni可應(yīng)用于電催化CO₂還原為CO，從科學(xué)的角度上來說，CO₂還原為CO是一個(gè)不完全加氫過程，而得到甲烷則是深度加氫的產(chǎn)物。本課題組近日的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，利用少量Au與Ni耦合，制備的NiAu雙金屬合金催化劑，反轉(zhuǎn)了鎳基催化劑更易生成甲烷的傳統(tǒng)認(rèn)知，在逆水氣變換反應(yīng)中具有極大的應(yīng)用潛力。

逆水氣變換反應(yīng)(RWGS)，是CO₂加氫反應(yīng)使得CO₂資源化利用路徑中最重要的一類反應(yīng)之一，借助CO₂與氫氣反應(yīng)生成CO和H₂O，可以實(shí)現(xiàn)非化石能源路線制取合成氣，是CO₂資源化利用技術(shù)中的重要一環(huán)。在未來的應(yīng)用場(chǎng)景中，可以設(shè)想的是，一方面可以用在工業(yè)廢氣處理上。利用工廠中排放的CO₂作為碳源，經(jīng)過RWGS過程，生成CO從而實(shí)現(xiàn)資源的再利用，能夠極大地避免資源的浪費(fèi)，從而減少溫室氣體排放，從而產(chǎn)生極大的經(jīng)濟(jì)效益。另一方面，隨著我國(guó)火星探測(cè)器的發(fā)射，在未來的火星改造活動(dòng)中，利用火星大氣中豐富的CO₂資源，與電解水產(chǎn)生的H₂進(jìn)行反應(yīng)，既得到燃料CO的同時(shí)，還能回收得到寶貴的水資源。從而有望建立永久性居住點(diǎn)，這在和平開發(fā)外太空資源上，有著重要的戰(zhàn)略意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種NiAu雙金屬合金納米催化劑及其合成方法以及在逆水氣變換中的應(yīng)用。本發(fā)明制備的催化劑在逆水氣變換反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性、高達(dá)90％以上的CO選擇性以及優(yōu)異的穩(wěn)定性。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

NiAu雙金屬合金納米催化劑的合成方法，包括以下步驟：

1)鎳的前體鹽和金的前體鹽同時(shí)溶于去離子水中，調(diào)節(jié)pH到10～12；

2)然后加入載體，充分混合攪拌1～5小時(shí)；

3)收集固體成分；

4)轉(zhuǎn)移到30～100℃的鼓風(fēng)干燥箱中1-24小時(shí)烘干；

5)將得到的干燥固體在100～300℃以上進(jìn)一步處理4～8小時(shí)；

6)在300～800℃還原氣氛下焙燒1～10小時(shí)，即得NiAu雙金屬合金納米催化劑。