一种耐氧镍基双功能材料制造技术

本发明专利技术提供一种耐氧镍基双功能材料

【技术实现步骤摘要】
一种耐氧镍基双功能材料、制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于催化剂
，特别是涉及一种耐氧镍基双功能材料
、
制备方法及其应用
。

技术介绍

[0002]二氧化碳捕集
‑
转化一体化技术是一种在
CCUS(
二氧化碳的捕集
、
利用与封存
)
自身框架内发展出的集成型
CCUS
技术，在该过程中，排放源的二氧化碳被吸收剂或吸附剂捕集后，在不经特意获得高浓度二氧化碳的情况下，而直接与共反应物进行反应，转化为下游产品
。
在该集成过程中，二氧化碳捕集后无需经过耗能耗时的解吸或脱附过程，从而大幅降低
CCUS
全产业链的整体能耗，即二氧化碳捕集及其转化的一体化是一种全新的高效
、
低能耗二氧化碳减排技术
。
[0003]在真实工况烟气排放源中，氧气和水蒸气的存在对双功能材料二氧化碳捕集
‑
转化一体化性能的影响十分显著，尤其是烟气中的氧气在捕集过程中容易将双功能材料中的催化组分氧化，可能导致后续转化过程中双功能材料的催化活性大幅下降
。
为解决氧气对双功能材料性能的影响，国内外研究团队主要采用钌等贵金属作为催化组分实现了含氧烟气条件下二氧化碳的捕集与甲烷化
(Journal of CO
2 Utilization,2020,38:262
‑
272
；
Applied Catalysis B:Environmental,2015,168
‑
169:370
‑
376
；
Chemical Engineering Journal,2019,375:121953)
，然而贵金属成本过高，且一体化过程中双功能材料有一半时间用于含氧烟气捕集过程，因此通过添加贵金属等方式避免氧气的影响经济性较差
。
在已有报道中，廉价易得的非贵金属基的催化组分在较低反应温度下仅能用于不含氧条件下烟气二氧化碳的捕集与甲烷化
(Chemical Engineering Journal,2017,322:590
‑
602
；
Chemical Engineering Journal,2023,455:140623)。
[0004]因此，开发可用于含氧烟气条件下的非贵金属基双功能材料对二氧化碳捕集
‑
转化一体化技术的推广至关重要
。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种耐氧镍基双功能材料
、
制备方法及其应用，用于解决现有技术中通过添加贵金属的方式避免氧气的影响，成本高
、
经济性差的问题，以及现有技术中采用廉价易得的非贵金属基的催化组分无法在较低温度下用于含氧烟气条件下二氧化碳捕集转化一体化的问题
。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种耐氧镍基双功能材料，所述耐氧镍基双功能材料包括吸附组分和催化组分，所述吸附组分包括
MgO
和
Al2O3，其中，在所述吸附组分中
Mg
元素与
Al
元素之间的摩尔比为
(0.5
～
1.99)
：1；所述催化组分包括
NiO
和
Al2O3，其中，在所述催化组分中
Ni
元素与
Al
元素之间的摩尔比为
(3.01
～
6)
：
1。
[0007]优选地，所述耐氧镍基双功能材料中的金属元素
Mg、Ni
和
Al
之间对应的摩尔比为
(0.2
～
1.8)
：
(0.3
～
2.5)
：
1。
[0008]本专利技术还提供一种耐氧镍基双功能材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0009]S1、
按照配比将硝酸镁和硝酸铝加入去离子水中搅拌溶解，配制成第一活性金属混合水溶液；
[0010]S2、
将所述第一活性金属混合水溶液与第一沉淀剂水溶液并流沉淀，然后加热老化一段时间后冷却至室温，再经离心分离
、
洗涤
、
干燥后，进行焙烧，得到吸附组分；
[0011]S3、
按照配比将硝酸镍和硝酸铝加入去离子水中搅拌溶解，配制成第二活性金属混合水溶液；
[0012]S4、
将所述第二活性金属混合水溶液与第二沉淀剂水溶液并流沉淀，然后加热老化一段时间后冷却至室温，再经离心分离
、
洗涤
、
干燥后，进行焙烧，得到催化组分；
[0013]S5、
将步骤
S2
中得到的所述吸附组分和步骤
S4
中得到的所述催化组分均匀混合，得到耐氧镍基双功能材料
。
[0014]优选地，步骤
S1
中所述硝酸镁和硝酸铝之间的摩尔比为
(0.5
～
1.99)
：
1。
[0015]优选地，步骤
S1
中所述第一活性金属混合水溶液中金属离子的总浓度为
0.2
～
2.0mol/L。
[0016]优选地，步骤
S2
中所述第一沉淀剂水溶液的配制方法具体为：按照配比将碳酸盐和碱性氢氧化物加入去离子水中搅拌溶解，再经稀释，配制成第一沉淀剂水溶液；其中，所述碳酸盐与所述碱性氢氧化物之间的摩尔比为
(0.2
～
1.5)
：1，配制的所述第一沉淀剂水溶液中金属离子的总浓度为
2.0
～
6.0mol/L。
[0017]优选地，步骤
S2
中所述并流沉淀的温度为
10
～
40℃
，所述并流沉淀的
pH
值为9～
13。
[0018]优选地，步骤
S2
中所述加热老化的温度为
60
～
95℃
，所述加热老化的时间为2～
24h。
[0019]优选地，步骤
S2
中所述焙烧的温度为
500
～
800℃
，所述焙烧的时间为3～
8h。
[0020]优选地，所述第一沉淀剂水溶液中的所述碳酸盐包括碳酸钠
、
碳酸钾中的一种或组合，所述碱性氢氧化物包括氢氧化钠
、
氢氧化钾中的一种或组合
。
[0021]优选地，步骤
S3
中所述硝酸镍和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种耐氧镍基双功能材料，其特征在于，所述耐氧镍基双功能材料包括吸附组分和催化组分，所述吸附组分包括
MgO
和
Al2O3，其中，在所述吸附组分中
Mg
元素与
Al
元素之间的摩尔比为
(0.5
～
1.99)
：1；所述催化组分包括
NiO
和
Al2O3，其中，在所述催化组分中
Ni
元素与
Al
元素之间的摩尔比为
(3.01
～
6)
：
1。2.
根据权利要求1所述的耐氧镍基双功能材料，其特征在于：所述耐氧镍基双功能材料中的金属元素
Mg、Ni
和
Al
之间对应的摩尔比为
(0.2
～
1.8)
：
(0.3
～
2.5)
：
1。3.
一种耐氧镍基双功能材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
S1、
按照配比将硝酸镁和硝酸铝加入去离子水中搅拌溶解，配制成第一活性金属混合水溶液；
S2、
将所述第一活性金属混合水溶液与第一沉淀剂水溶液并流沉淀，然后加热老化一段时间后冷却至室温，再经离心分离
、
洗涤
、
干燥后，进行焙烧，得到吸附组分；
S3、
按照配比将硝酸镍和硝酸铝加入去离子水中搅拌溶解，配制成第二活性金属混合水溶液；
S4、
将所述第二活性金属混合水溶液与第二沉淀剂水溶液并流沉淀，然后加热老化一段时间后冷却至室温，再经离心分离
、
洗涤
、
干燥后，进行焙烧，得到催化组分；
S5、
将步骤
S2
中得到的所述吸附组分和步骤
S4
中得到的所述催化组分均匀混合，得到耐氧镍基双功能材料
。4.
根据权利要求3所述的耐氧镍基双功能材料的制备方法，其特征在于：步骤
S1
中包括以下条件中的一项或组合：所述硝酸镁和硝酸铝之间的摩尔比为
(0.5
～
1.99)
：1；所述第一活性金属混合水溶液中金属离子的总浓度为
0.2
～
2.0mol/L。5.
根据权利要求3所述的耐氧镍基双功能材料的制备方法，其特征在于：步骤
S2
中包括以下条件中的一项或组合：所述第一沉淀剂水溶液的配制方法具体为：按照配比将碳酸盐和碱性氢氧化物加入去离子水中搅拌溶解，再经稀释，配制成第一沉淀剂水溶液；其中，所述碳酸盐与所述碱性氢氧化物之间的摩尔比为
(0.2
～
1.5)
：1，配制的所述第一沉淀剂水溶液中金属离子的总浓度为
2.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙楠楠，胡登，魏伟，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，
类型：发明
国别省市：