[發明專利]一種光熱耦合甲醇蒸汽重整制氫復合催化劑的制備方法

在審

• 申請號: 202011405858.8
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112439420A
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 鮑創;劉向雷
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01J35/10;B01J37/03;B01J37/08;B01J37/02;C01B3/32
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 劉莎

1.一種光熱耦合甲醇蒸汽重整制氫復合催化劑的制備方法，其特征在于，該方法采用溶膠凝膠法制備二元多孔載體TiO₂-CeO₂，采用濕浸漬法制備復合催化劑Cu/TiO₂-CeO₂。

2.如權利要求1所述的一種光熱耦合甲醇蒸汽重整制氫復合催化劑的制備方法，其特征在于，選用高分子表面活性劑作為多孔模板，采用溶膠凝膠法在酸性條件下制備二元多孔載體TiO₂-CeO₂。

3.如權利要求2所述的一種光熱耦合甲醇蒸汽重整制氫復合催化劑的制備方法，其特征在于，制備二元多孔載體TiO₂-CeO₂的具體步驟為：

(1)將表面活性劑聚醚F127溶解在乙醇中，在40℃下磁力攪拌30分鐘，形成第一溶液；

(2)鈦酸四丁酯、冰醋酸、硝酸和六水合硝酸鈰按順序添加進第一溶液，并在40℃下磁力攪拌2h，形成濕凝膠；

(3)將濕凝膠置于培養皿中，在40℃的溫度條件和40％的濕度條件下老化12h，形成干凝膠；

(4)將干凝膠以100℃干燥12h；

(5)將(4)中干燥后的產物以1℃/min的升溫速率升至450℃煅燒5h，并以2℃/min降溫至室溫后進行研磨，獲得二元多孔載體TiO₂-CeO₂。

4.如權利要求1所述的一種光熱耦合甲醇蒸汽重整制氫復合催化劑的制備方法，其特征在于，采用濕浸漬法將Cu負載于二元多孔載體TiO₂-CeO₂，得到復合多孔催化劑Cu/TiO₂-CeO₂。

5.如權利要求4所述的一種光熱耦合甲醇蒸汽重整制氫復合催化劑的制備方法，其特征在于，制備復合催化劑Cu/TiO₂-CeO₂的具體步驟為：

(1)取硝酸銅溶液作為前驅體溶液，將TiO₂-CeO₂置于前驅體溶液中，超聲并攪拌1h，形成第二溶液；

(2)將第二溶液置于干燥箱中，以100℃干燥12h；

(3)將(2)中干燥后的產物以5℃/min的升溫速率升至400℃煅燒3h，并在室溫降溫后進行研磨，獲得復合催化劑Cu/TiO₂-CeO₂。

6.如權利要求4所述的一種光熱耦合甲醇蒸汽重整制氫復合催化劑的制備方法，其特征在于，Cu負載質量為10％，摩爾比Ti:Ce＝2:1時取得最佳光熱耦合催化性能。

7.如權利要求1所述的一種光熱耦合甲醇蒸汽重整制氫復合催化劑的制備方法，其特征在于，復合催化劑Cu/TiO₂-CeO₂為非晶態多孔結構。

8.一種光熱耦合甲醇蒸汽重整制氫方法，其特征在于，該方法在光熱反應器中進行，具體步驟如下：

步驟1，將采用如權利要求1至7中任一方法制備而成的復合催化劑Cu/TiO₂-CeO₂置于特制反應管中；

步驟2，在反應管前不斷輸送甲醇與水的蒸汽，將反應器設定為所需溫度；

步驟3，開啟氙燈輻照紫外-可見光，并將其通過光熱反應器壁面的特制異形孔引入復合催化劑Cu/TiO₂-CeO₂表面；

步驟4，復合催化劑Cu/TiO₂-CeO₂在所需溫度下吸收高能光子進行光熱耦合重整制氫。

9.如權利要求8所述的一種光熱耦合甲醇蒸汽重整制氫方法，其特征在于，將復合催化劑Cu/TiO₂-CeO₂擔載在玻璃纖維膜上，再置于特制反應管中。

10.如權利要求8所述的一種光熱耦合甲醇蒸汽重整制氫方法，其特征在于，該方法在反應管前輸送的甲醇與水的摩爾比為1:1.2。