[發(fā)明專利]一種光熱耦合催化生物質(zhì)制備航空煤油用多元/復(fù)合半導(dǎo)體光催化材料及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110276003.8
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN112871201B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳玉保;胡良棟;劉瑩;徐銳;李明;夏濤;梁承月;趙興玲;柳靜;唐潤生
• 申請（專利權(quán)）人: 云南師范大學(xué)
• 主分類號: B01J29/48
• 分類號: B01J29/48;B01J29/85;B01J29/89;B01J35/02;B01J23/652;C10G3/00
• 代理公司: 昆明同聚專利代理有限公司 53214
• 代理人: 張玉

本發(fā)明公開了一種光熱耦合催化生物質(zhì)制備航空煤油用多元/復(fù)合半導(dǎo)體光催化材料及其制備方法與應(yīng)用，所述方法利用多元/復(fù)合半導(dǎo)體光催化材料進(jìn)行光熱耦合催化生物質(zhì)制備航空煤油，其步驟包括：液體物質(zhì)制備、多相混合、光熱耦合催化反應(yīng)、航空煤油精煉。本發(fā)明的能源和原料均來自豐富的自然資源，遴選含有不飽和鍵的生物質(zhì)全部替代或部分替代氫氣作為體系的供氫體，避免或降低了氫氣成本高、易爆炸、保存難、消耗大等不足；采用光熱耦合催化體系及構(gòu)建新型光催化材料，彌補(bǔ)單一光催化材料的不足與缺陷，最大程度地提升光能利用率和產(chǎn)品得率，具有明顯的技術(shù)進(jìn)步性和實(shí)際應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物質(zhì)能源領(lǐng)域和催化材料領(lǐng)域，具體涉及一種光熱耦合催化生物質(zhì)制備航空煤油用多元/復(fù)合半導(dǎo)體光催化材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

石油是一種具有極高戰(zhàn)略地位的化工生產(chǎn)和能量來源的物資，對其化工煉制后可得到汽油、航空煤油、柴油等燃料和化工原料，但由于溫室氣體減排、國際原油市場的動(dòng)蕩、日漸加少的原油儲備和日益增加的開采成本迫使人們尋找新型替代原料。

生物質(zhì)是唯一可用于大規(guī)模制取液體燃料的含碳可再生資源，太陽光是地球上最豐富和綠色的能源；這些富饒而可再生的資源和能源的開發(fā)與利用正日益受到全世界的重視。生物質(zhì)因其低碳、清潔和可再生等優(yōu)點(diǎn)以及基于太陽光驅(qū)動(dòng)的有機(jī)光催化反應(yīng)具有綠色高效、條件溫和、環(huán)境友好等特點(diǎn)，已成為各國未來替代原料和新能源開發(fā)的戰(zhàn)略發(fā)展方向。

航空煤油是由石油的直餾餾分、加氫裂化和加氫精制等組分及必要的添加劑調(diào)和而成，由近百種不同的餾分烴類化合物組成，是由8～16個(gè)碳原子數(shù)范圍內(nèi)的飽和烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴和少量烯烴組成的混合燃料；具有低溫流動(dòng)性好、熱值高、燃燒性能好、潔凈度高、密度適宜、安定性好、對機(jī)件腐蝕小等特點(diǎn)。

生物質(zhì)經(jīng)過化學(xué)轉(zhuǎn)化處理后可得到航空煤油的主要組分，且基本不含硫的化合物。生物航空煤油在燃燒的過程中不會(huì)產(chǎn)生二氧化硫和大量積碳，從而減少發(fā)動(dòng)機(jī)磨損延長發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命；相比較化石航空煤油來說，發(fā)動(dòng)機(jī)在燃燒生物航空煤油時(shí)產(chǎn)生的顆粒物和硫化物等污染物要少得多。2013年中國石化集團(tuán)公司以廢棄生物油脂為原材料，生產(chǎn)出的石化1號生物航空煤油在東方航空公司的空客320型飛機(jī)上成功試飛。

目前國內(nèi)外生物質(zhì)尤其是動(dòng)植物油脂制備航空煤油普遍采用的方法是在反應(yīng)釜或固定床反應(yīng)器中，以電加熱的方式，將動(dòng)植物油脂在3～5?MPa、350～450?℃和催化材料等條件下與氫氣發(fā)生加氫脫氧以及長鏈裂解、異構(gòu)、重組等化學(xué)反應(yīng)，使其脂肪酸甘油三酯分子定向轉(zhuǎn)化為航空煤油8～16個(gè)碳原子數(shù)范圍內(nèi)的飽和烷烴和少量環(huán)烷烴組分。該方法制備航空煤油雖有轉(zhuǎn)化效率高、工業(yè)制備易、生產(chǎn)控制便捷等優(yōu)點(diǎn)，然而存在能耗高、氫耗大、安全性低等不足。針對這些不足，申請人提出了采用光熱耦合催化生物質(zhì)定向重整制備航空煤油的新方法及其多元/復(fù)合半導(dǎo)體光催化材料的設(shè)計(jì)與構(gòu)建。本發(fā)明的能源和原料均來自豐富的自然資源，遴選含有不飽和鍵的生物質(zhì)全部替代或部分替代氫氣作為體系的供氫體，避免或降低了氫氣成本高、易爆炸、保存難、消耗大等不足；采用光熱耦合催化體系及構(gòu)建新型光催化材料，彌補(bǔ)單一光催化材料的不足與缺陷，最大程度地提升光能利用率和產(chǎn)品得率。因此，本發(fā)明具明顯的技術(shù)進(jìn)步性和實(shí)際應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于光熱耦合催化作用下將生物質(zhì)定向重整轉(zhuǎn)化為航空煤油的新技術(shù)以及設(shè)計(jì)和構(gòu)建一種用于光熱耦合催化作用下將生物質(zhì)定向重整轉(zhuǎn)化為航空煤油的多元/復(fù)合半導(dǎo)體光催化材料的制備方法。本發(fā)明的第一目的在于提供一種光熱耦合催化生物質(zhì)制備航空煤油用多元/復(fù)合半導(dǎo)體光催化材料，第二目的在于提供所述光熱耦合催化生物質(zhì)制備航空煤油用多元/復(fù)合半導(dǎo)體光催化材料的制備方法，第三目的在于提供所述光熱耦合催化生物質(zhì)制備航空煤油用多元/復(fù)合半導(dǎo)體光催化材料的應(yīng)用方法。