[发明专利]一种铝钴复合催化剂及其制备方法与应用有效

专利信息
申请号: 201911096608.8 申请日: 2019-11-11
公开(公告)号: CN112774682B 公开(公告)日: 2023-04-07
发明(设计)人: 贾宏鹏;陈希 申请(专利权)人: 中国科学院城市环境研究所
主分类号: B01J23/75 分类号: B01J23/75;B01J35/10;C07C1/12;C07C9/04
代理公司: 北京知元同创知识产权代理事务所(普通合伙) 11535 代理人: 聂稻波;吕少楠
地址: 361021 福*** 国省代码: 福建;35
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摘要:
搜索关键词: 一种 复合 催化剂 及其 制备 方法 应用
【说明书】:

发明公开了一种铝钴复合催化剂及其制备方法与应用。该催化剂以化学式Co/Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;来表示,催化剂载体为Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;,Co元素以零价钴形式均匀分散在所述催化剂载体上,所述Co元素在所述催化剂载体上的负载量为5‑50wt%。该催化剂的合成方法利用合成过程中,钴基有机金属框架与三氧化二铝的强结合,维持材料的形貌,使得还原后的钴有着高分散的特性,这种制备方法得到的材料能够高效的实现COsubgt;2/subgt;向CHsubgt;4/subgt;的转化;该催化剂能够在全光谱下实现很强的光吸收,将吸收的光能转化为热能,无需使用外部加热装置就可以实现高效COsubgt;2/subgt;甲烷化,同时,光照的存在能够提高反应底物在材料表面的吸附,进一步提高CHsubgt;4/subgt;产率。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术及应用领域,涉及一种铝钴复合催化剂及其制备方法应用,具体涉及合成一种具强相互作用的负载钴的铝基催化剂及其制备方法与其在光热CO2甲烷化领域的应用。

背景技术

近年来,随着人类社会工业化程度的不断提高及化石能源的过度使用,CO2的排放量逐年增加,给地球的生态环境带来了巨大的负面影响。因此,减少化石能源的使用,以及CO2的有效利用引起了世界各国的高度关注。我国采取的CO2减排方面的战略是将CO2作为资源进行再利用,如以CO2为原料,生产尿素、醇等化工产品。在众多的CO2加工方向中,将CO2增值为甲烷是一个非常有潜力的生产太阳能燃料的途径,该反应能够通过CO2与可再生能源(风能、太阳能)水解产生的H2反应,实现可再生能源向化学能源的转化。如果能在实际应用中解决其效率问题和大规模的工业化应用问题,同时又能具备很强的经济性,那么就能够用以解决很多重大的全球性挑战:如气候变暖,可再生能源的利用以及环境保护等问题。目前已有的将二氧化碳转化为有用产品的不同方法中,气相光辅助还原二氧化碳是一种实用的选择,因为气相工艺可以很容易地扩展并与现有的化学和石化工业基础设施相结合。常规的气相光辅助还原二氧化碳主要使用TiO2等窄带宽的半导体催化剂,其对太阳光的响应仅处于紫外光区域(400nm),因此如何提高催化材料的光响应范围一直是研究者努力的方向。

Wan-Kuen等(Journal of Hazardous Materials 2009,164,(1),360-366.)合成氮掺杂TiO2;Hu等(Appl.Catal.B-Environ.2011,104,(1-2),30-36.)制备BiVO4/TiO2;Feng等(Journal of Hazardous Materials 2011,192,(2),538-544.)合成窄带隙光催化材料BiOBr。这些研究工作将光催化材料的光响应范围扩宽到可见光,但目前对红外光响应光催化材料的研究较少。红外光占太阳光能的45%,开发红外光响应催化材料,对提高太阳能利用率具有重要的意义。

此外,光辅助还原二氧化碳法除了对光照的利用不足以外,受限于传统光催化条件下的低反应温度,将CO2转化为CH4仍然在动力学上存在着较大的限制,因此,需要外部提供合适的反应温度,这不仅产生了多余的能耗,同时也限制了该反应的大规模工业化。

发明内容

本发明的第一方面提供一种铝钴复合催化剂,所述催化剂以化学式Co/Al2O3来表示,催化剂载体为Al2O3,Co元素以零价钴形式均匀分散在所述催化剂载体上,Co元素在所述载体上的负载量为5-50wt%,优选5-30wt%,更优选15-20wt%,示例性地,负载量为7wt%、21wt%或26wt%。

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