[发明专利]一种氧载体用于低温氧化甲烷制氢的制备方法与应用

权利要求书

1.一种氧载体用于低温氧化甲烷制氢的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：

(1)采用均匀沉淀法和高温煅烧法制备得到氧化镁：向加热的水中，加入硝酸镁和尿素的前驱体，混合均匀，再加入聚乙二醇，充分搅拌溶解，调节PH到7-9，搅拌蒸干至凝胶状态后干燥，老化处理1～2h,于460～520℃焙烧12h～14h然后在800～900℃煅烧2～4h，降至室温，得到氧化镁粉末；

(2)向加热的乙醇溶液中加入Cu前驱体，混合均匀，配制成溶液A；

(3)在温度为50℃～80℃、搅拌条件下，将溶液A逐滴滴入步骤(1)的氧化镁粉末中，冷凝回流搅拌12～18h，然后加入分散剂，置于超声波中进行超声处理5～30min,然后在80℃～100℃，搅拌12～18h后干燥，于460～520℃焙烧12h～14h，然后在500～800℃煅烧2～4h，得到复合CuMgO氧载体。

2.根据权利要求1所述的一种氧载体用于低温氧化甲烷制氢的制备方法，其特征在于，步骤(1)中加热的水温度在40～70℃，搅拌蒸干至凝胶状的温度在50～90℃。

3.根据权利要求1所述的一种氧载体用于低温氧化甲烷制氢的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，硝酸镁与尿素的摩尔比为(5～10)：1，聚乙二醇的质量为硝酸镁和尿素的前驱体总量的0.1～0.3倍。

4.根据权利要求1所述的一种氧载体用于低温氧化甲烷制氢的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，硝酸铜前驱体的质量分数为1～10wt％。

5.根据权利要求1所述的一种氧载体用于低温氧化甲烷制氢的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，分散剂为乙二醇，其物质的量为铜前驱体物质的量的0.5～2倍，滴定的速率为5滴/min。

6.根据权利要求1～5任一项所述的制备方法得到的氧载体的用途，其特征在于，用于低温氧化甲烷制氢反应：

将复合结构CuMgO氧载体装填到反应器中，温度增加到491℃，开始催化氧化甲烷；随着温度的升高，具有复合结构的氧化铜与氧化镁分别利用各自的吸热化学势能垒，在致密化的晶体结构中，实现自发的“释放热量-储存热量”循环，为晶格氧的扩散提供能垒，使反应能够在低温下进行；当氧载体的晶格氧被完全消耗用尽后，在反应器中于491℃温度下对氧载体进行再生氧化处理，然后利用再生的氧载体继续氧化甲烷。

7.根据权利要求5所述的用途，其特征在于，所述氧载体用于低温氧化甲烷制氢反应，过程中，体系反应温度低于492℃，H₂转化率大于97％。

8.根据权利要求5所述的用途，其特征在于，氧载体的再生氧化性气体为二氧化碳气体。

9.根据权利要求5所述的用途，其特征在于，使用的二氧化碳气体直接来源于此反应中自身收集到的微量二氧化碳产物，实现碳循环利用。