[发明专利]一种吲哚及其衍生物水热转化制气体燃料的Ni-Cu/AC催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种吲哚及其衍生物水热转化制气体燃料的Ni‑Cu/AC催化剂及其制备方法，包括：将六水合硝酸镍和三水合硝酸铜溶解于水中，制得溶液A；向溶液A中加入活性炭，充分搅拌混合，然后烘干以保证水分得到充分挥发，研磨，制得粉体B；将粉体B进行煅烧处理，使得硝酸盐分解变为氧化物，然后自然冷却至室温，制得粉末C；利用H₂对粉末C进行还原处理，制得用于吲哚及其衍生物水热转化制气体燃料的Ni‑Cu/AC催化剂。本发明可以在较低温度下实现吲哚及其衍生物的高效率转化，实现高的可燃气体产率，大大降低了吲哚及其衍生物超临界水气化的成本。

技术领域

本发明属于超临界水气化反应技术领域，具体涉及吲哚及其衍生物水热转化制气体燃料的Ni-Cu/AC催化剂及其制备方法。

背景技术

生物质如农业林业的废物废料、工业和城市废物等，是可用于一系列能源转换技术的可再生能源的最佳选择之一，由于生物质具有光合作用，被认为是一种碳中和能源。但是，很大一部分生物质仍未被利用，这些未被利用的生物质含水量可达到50％～80％之间。利用超临界水热处理技术，可以将天然高含水量的生物质转化为氢气为主要产物的可燃气体。氢能作为可再生能源之一，是一种零碳排放的清洁燃料，以氢为燃料的氢经济在可再生生物质能资源开发方面显示出巨大的潜力。一般来说，生物质可通过两种途径生产氢，分别为：直接生产途径和可储存中间体转化途径。第一种途径包括热化学气化、热解和厌氧消化。第二种途径包括生物油的蒸汽重整，生物油由生物质热解产生。在制氢途径中，传统的生物质气化技术需要干燥原料，必须支付大量额外的能源消耗来蒸发水分，因此，利用超临界水气化技术制氢近年来引起了人们极大的兴趣和关注。

吲哚及其衍生物是生物质典型的含氮物质，他们具有顽坳性，在超临界水气化过程中很难被转化和气化成小分子的气体分子，这极大程度阻碍了SCWG的应用。添加催化剂到含氮有机物质超临界水气化反应系统中是一项非常有效的强化难降解中间产物超临界水气化的方法，提高可燃性气体的产率。然而，现有的研究通常需要利用较高的气化温度和贵金属催化剂，这不利于超临界水气化技术的推广应用。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供吲哚及其衍生物水热转化制气体燃料的Ni-Cu/AC催化剂及其制备方法，以实现吲哚及其衍生物高效转化为以氢气为主的可燃性气体燃料的发明目的。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了吲哚及其衍生物水热转化制气体燃料的Ni-Cu/AC催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将质量比为3：1的六水合硝酸镍和三水合硝酸铜溶解于水中，制得溶液A；

2)向溶液A中加入占Ni-Cu/AC催化剂质量70％的活性炭，充分搅拌混合至少12h，然后于110℃下干燥4h烘干，以保证水分得到充分挥发，研磨，制得粉体B；

3)将粉体B进行煅烧，在N₂气氛下，自室温起，以3℃/min的升温速率升温至550℃(此处的温度如果过高会导致颗粒变大，且后期还原困难增加)，处理4h，使得硝酸盐分解变为氧化物，然后自然冷却至室温，制得粉末C；

4)利用H₂对粉末C进行还原处理，以Ar作为保护气，利用H₂对粉末C进行还原处理，Ar与H₂的流量比为1:1，自室温起，以3℃/min的升温速率升温至400℃(该温度是经过TPR分析测试获得，是合适的还原温度)，处理4h，保证制得用于吲哚及其衍生物水热转化制气体燃料的Ni-Cu/AC催化剂。

本发明还公开了采用上述的制备方法制得的用于吲哚及其衍生物水热转化制气体燃料的Ni-Cu/AC催化剂，该Ni-Cu/AC催化剂的比表面积约为684.70m²/g，孔隙率约0.45cm³/g，平均孔径约26.4nm。