[發明專利]太陽能聚光催化甲烷干重整催化劑及其制備方法與用途

在審

• 申請號: 202111333582.1
• 申請日: 2021-11-11
• 公開（公告）號: CN113941334A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 周瑩;王俊卜;黃澤皚;饒志強;張瑞陽;王芳;張鳳英
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: B01J23/80
• 分類號: B01J23/80;C01B3/40
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 梁田

本發明公開了一種太陽能聚光催化甲烷干重整催化劑及其制備方法與用途，制備方法包括采用六水硝酸鋅與乙二酸制備得到氧化鋅；對氧化鋅老化處理，水洗，干燥，煅燒，得到氧化鋅粉末；將氧化鋅粉末浸漬于鎳鹽溶液中，干燥，煅燒，得到催化劑。得到的催化劑。制備過程簡單，反應條件溫和，得到的Ni?ZnO催化劑價格低廉；可應用于低溫下太陽能聚光催化甲烷干重整催化轉化反應，可將H₂/CO的比值穩定在0.8～1.1之間，具有優異的催化效果，具有優異的商業應用前景。

技術領域

本發明涉及化工催化技術領域，具體涉及一種太陽能聚光催化甲烷干重整催化劑及其制備方法與用途。

背景技術

能源是人類社會發展的物質基礎，在經濟全球化發展和工業現代化革新的大背景下，能源需求呈現逐漸增長的趨勢。能源問題一直被世界各國所重視。從全球能源供給結構看，可再生低碳的新能源(太陽能，風能，生物質能和核能)供應量增速遠快于傳統能源的增速。其中，輻照全球的太陽光能跨越地域限制，無需開采和運輸。基于此，環境友好型的清潔能源-太陽能的開發和利用具有重要的戰略意義。

近年來，光熱協同催化已經被證明是傳統熱催化的一種潛在替代方法。太陽能聚光催化轉化技術主要利用聚集太陽光提供的光效應和熱效應，通過光熱耦合克服單純高溫的熱化學過程中高的能量消耗，能夠高效驅動催化反應，是當前新型催化技術的研究焦點，在能源和環境領域占據著重要價值，而催化劑是實現高效率太陽能聚光催化轉化的核心之一。

根據國際能源署(IEA)2020年的報告，全球于能源相關的二氧化碳(CO₂)排放量穩定為33Gt，而甲烷也是一種溫室氣體，其溫室效應是二氧化碳的12倍。因此，有人研究將Rh/SrTiO₃用于甲烷干重整(CH₄+CO₂)反應，催化劑在紫外光條件下有效增強甲烷重整反應過程，整個反應不需要額外的加熱設備，實現在較低溫度下催化活性。此后，有人研究將Rh/TaOH用于可見光催化甲烷干重整反應，同樣實現了催化劑的低溫活性。但是這些催化劑均是以貴金屬負載型為主，均是采用貴金屬銠(Rh)，工業化潛力值不高。

因此，開發制備一種低成本的可應用于太陽能聚光甲烷干重整反應的催化劑，提高催化劑的工業化潛力值很有必要。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種太陽能聚光催化甲烷干重整催化劑及其制備方法與用途，解決現有的用于甲烷干重整的催化劑的制備成本高、反應能耗高、工業化潛力值不高的問題。

本發明通過下述技術方案實現：

本發明的第一個目的在于提供一種太陽能聚光催化甲烷干重整催化劑的制備方法，包括：

(1)采用六水硝酸鋅與乙二酸制備得到氧化鋅；

(2)對氧化鋅老化處理，水洗，干燥，煅燒，得到氧化鋅粉末；

(3)將氧化鋅粉末浸漬于鎳鹽溶液中，干燥，煅燒，得到催化劑。

可選地，所述制備氧化鋅的過程包括：將溶解有乙二酸的溶液B滴入溶解有六水硝酸鋅的溶液A中，恒溫攪拌至產生乳白色沉淀。

可選地，將六水硝酸鋅與水按照(0.42～6.0)g：(70～100)mL的用量比配制得到溶液A；

將乙二酸與水按照(0.25～3.2)g：(70～100)mL的用量比配制得到溶液B；

所述溶液B與溶液A的體積比為1：1。

可選地，所述溶液B向溶液A中的滴加速率為32滴/min；

恒溫攪拌的溫度為35℃，攪拌速率為250r/min。

可選地，步驟(2)中所述制備氧化鋅粉末的過程包括：