[发明专利]一种促进二氧化碳富液解吸的过渡金属基复合催化剂、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种促进COsubgt;2/subgt;富液解吸的过渡金属基复合催化剂、其制备方法及应用，涉及催化剂加工技术领域。本发明是以MOFs为基材，合成了一种同时具备和Lewis酸位点的COsubgt;2/subgt;解吸固体酸催化剂‑磷钨酸改性铈基MOF衍生材料(CeOsubgt;2/subgt;_MOF_HPW)，即过渡金属基复合催化剂。本发明通过和Lewis酸双位调控，为CeOsubgt;2/subgt;_MOF_HPW催化剂作为质子供体，促进COsubgt;2/subgt;再生反应中质子转移，从而实现COsubgt;2/subgt;高效解吸。

技术领域

本发明属于催化剂加工技术领域，具体涉及一种促进CO₂富液解吸的过渡金属基复合催化剂、其制备方法及应用。

背景技术

以乙醇胺(MEA)为代表的醇胺溶液吸收法是目前国际商业化的CO₂捕集技术，该工艺具有吸收容量大、捕获效率高等优势，适合燃煤电厂大烟气量CO₂捕集。该捕集工艺包括吸收和解吸两个互为可逆反应的过程，由于醇胺与CO₂的键合作用极强，吸收产物需要在110-130℃温度条件下解吸，导致该技术存在能耗过大的难题，其中CO₂解吸能耗占捕集工艺全过程的一半以上，使现有成本显著增加，难以大规模推广应用。

此外，在吸收产物高温解吸过程中，MEA容易挥发造成吸收剂的大量损失，容易引发二次污染和设备腐蚀问题。因此，因CO₂吸收产物解吸困难而导致的总能耗过高，是烟气CO₂捕集-醇胺吸收法目前面临的瓶颈问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于促进CO₂富液解吸的过渡金属基复合催化剂，该过渡金属基复合催化剂是以MOFs为基材，合成了一种同时具备和Lewis酸位点的CO₂解吸固体酸催化剂-磷钨酸改性铈基MOF衍生材料(CeO₂_MOF_HPW)。通过和Lewis酸双位调控，为CeO₂_MOF_HPW催化剂作为质子供体，促进CO₂再生反应中质子转移，从而实现CO₂高效解吸。

本发明所述用于促进CO₂富液解吸的过渡金属基复合催化剂的制备方法，步骤如下：

1)将4.2g 1,3,5-苯三甲酸加入到乙醇水溶液中，配制成A溶液：

2)将8.68g Ce(NO₃)₃·6H₂O加入到水中制成B溶液：

3)将所述A溶液加热到60℃后，倒入所述B溶液，并快速搅拌1h；

4)过滤收集沉淀物，并对沉淀物进行洗涤、干燥处理；

5)将干燥后的产物置于马弗炉中进行煅烧，煅烧温度为350℃煅烧2h，得到煅烧产物；

6)在煅烧产物中加入适量水进行分散处理，然后再加入磷钨酸水溶液，其中磷钨酸与煅烧产物的质量比为15:100，搅拌混合20min后进行过滤、干燥后得到过渡金属基复合催化剂。

优选地，步骤1)所述的甲醇水溶液是由20mL H₂O和20mL乙醇混合而成。

优选地，步骤2)所述B溶液是在8.68g Ce(NO₃)₃·6H₂O中加入90mL H₂O配制而成。

优选地，步骤4)对沉淀物进行洗涤所采用的洗涤剂为乙醇。

优选地，步骤4)对洗涤后的沉淀物在温度为70℃下进行干燥8h。