[发明专利]一种利用储氢合金氢化物在室温下实现二氧化碳甲烷化的方法

说明书

本发明属于清洁能源技术领域，公开了一种利用储氢合金氢化物在室温下实现二氧化碳甲烷化的方法。具体方法为：在保护气氛下，将储氢合金氢化物置于球磨罐中，然后抽出保护气氛，并充入含二氧化碳的气体后，在室温下采用球磨机进行球磨反应后即制得甲烷。本发明利用储氢合金氢化物作为二氧化碳甲烷化反应供氢剂和催化剂，与现有技术相比，稀土储氢合金氢化物一方面为二氧化碳甲烷化提供H原子作为还原剂，另一方面在球磨过程中原位生成Ni@R₂O₃催化剂，其中纳米金属Ni对二氧化碳甲烷化起到催化作用，同时反应生成的La₂O₃对CO₂的吸收活化作用使得其性能大大提升，最终甲烷产率可达83.2％。

技术领域

本发明属于清洁能源的技术领域，具体涉及一种利用储氢合金氢化物在室温下实现二氧化碳甲烷化的方法。

背景技术

二氧化碳作为一种具廉价、储量丰富的C₁资源，同时也是温室气体的元凶之一，利用二氧化碳生产化学品，不仅有助于减缓二氧化碳持续大量排放所带来的全球气候变化问题，同时还开发了新的可持续合成增值化学品和燃料的途径。催化加氢是二氧化碳转化最重要的途径之一，其主要转化产物有CO，CH₄，CH₃OH，HCOOH和C₂₊，这取决于反应条件和所采用的催化剂，在所有碳氢化合物中，甲烷因具有最大氢碳比(H/C)而被认为是替代燃料的潜在候选物，此外，甲烷更容易液化，并且可以通过现有的基础设施大量安全地储存，因此，二氧化碳加氢甲烷化反应(方程式(1)，Sabatier反应)是一种具有良好前景的二氧化碳转化方法。

Sabatier反应是放热反应，因此低温会热促进CH₄的形成，不利于副产物CO的生成；然而，将完全氧化的碳(CO₂)还原成甲烷具有显著动力学限制，因此通常需要使用催化剂使其能在相对低的温度下加速CO₂动力学转化反应速率，才能获得可观的的甲烷产率和选择性，所选的催化剂需具备良好的催化活性、选择性以及稳定性。

Ni负载型催化剂是最受瞩目的传统型二氧化碳催化剂，与其它催化剂相比，Ni的价格低廉，且其对二氧化碳甲烷化反应催化活性和选择性都较为优异；但由于二氧化碳甲烷化过程中过多的放热会导致催化剂活性组分产生烧结合表面积碳现象，从而导致催化剂失活，此外，该反应所用的还原剂氢气虽然来源广泛，但作为危险气体其储存、运输较为困难。鉴于以上原因，目前为止利用氢气实现二氧化碳甲烷化还没得到广泛应用，而温和条件下对CO₂进行可控转化是未来CO₂资源化利用的重要方向。

为了解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种利用储氢合金氢化物在室温下实现二氧化碳甲烷化的方法。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种利用储氢合金氢化物在室温下实现二氧化碳甲烷化的方法，包括以下步骤：

在保护气氛下，将储氢合金氢化物置于球磨罐中，然后抽出保护气氛，并充入含二氧化碳的气体后，在室温下采用球磨机进行球磨反应后即制得甲烷。

进一步的，所述储氢合金氢化物为LaNi₅H₆、ZrNi₅H₆、NdNi₅H₆、PrNi₅H₆和SmNi₅H₆中的至少一种。

所述储氢合金氢化物的制备方法为：在保护气氛下，将储氢合金破碎后过标准筛，然后将所得储氢合金在氢气气氛下进行吸氢活化反应，反应完成后冷却至室温得到储氢合金氢化物。