本发明专利技术属于二氧化碳捕集和转化利用技术领域，具体涉及一种二氧化碳吸附‑催化双功能材料及其制备方法与应用。制备方法包括：(1)将高钙固体废弃物与含有机酸的溶液进行浸取，得到混合物；(2)将所述混合物进行过滤，并将所得滤液与可溶性活性金属盐、可溶性金属助剂盐和酸性络合剂进行混合，得到混合溶液；(3)将所述混合溶液进行胶凝处理，得到湿凝胶；之后将所述湿凝胶进行老化，得到干凝胶；(4)将所述干凝胶进行煅烧，之后进行还原，得到所述二氧化碳吸附‑催化双功能材料。所制得的二氧化碳吸附‑催化双功能材料具有优异的二氧化碳吸附性、原位转化性以及循环稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于二氧化碳捕集和转化利用，具体涉及一种二氧化碳吸附-催化双功能材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、随着化石燃料的大规模使用、砍伐森林和土地利用方式的变更，导致大气中的温室气体浓度不断增加。有数据显示，大气中的二氧化碳浓度已由1750年的277ppm增长至2020年的412ppm，由此引发了一系列气候和环境变化问题，因此，实施二氧化碳减排刻不容缓。
2、当前，就目前国内的技术和经济条件而言，碳捕集、利用与封存技术(ccus)是尽快实现大规模二氧化碳减排的有效策略。利用可再生能源产生的“绿氢”将二氧化碳催化转化为增值产品，一方面可实现c1资源的循环利用，另一方面可实现洁净能源的高效存储。目前二氧化碳捕集-转化一体化技术已引起了研究者的广泛关注，以应对传统二氧化碳分离和转化技术所存在的能耗高、捕集后的二氧化碳难以产生经济价值、投资运行成本高等主要难题。
3、利用吸附-催化双功能材料实现二氧化碳捕集和转化一体化是目前的重点研究方向。吸附-催化双功能材料能够实现二氧化碳吸附和转化过程在恒温条件下进行，有效规避了传统二氧化碳捕集技术中需要通过变温或变压途径进行材料再生的繁琐步骤，从而大大提升了整体时效，并直接实现二氧化碳转化获得合成燃料或增值化学品，避免转运和新建转化设备的成本，实现了c1资源的循环利用，降低碳排放，极具环境和经济意义。然而现有的吸附-催化双功能材料仍存在二氧化碳吸附量低、催化活性差和循环稳定性差等问题，这在较大程度上制约了吸附-催化双功能材料的发展和大规模应用。
>技术实现思路1、本专利技术的目的是针对现有的二氧化碳吸附-催化双功能材料存在二氧化碳吸附量较低、催化活性较差和循环稳定性不理想的问题，提供了一种二氧化碳吸附-催化双功能材料及其制备方法与应用。
2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种二氧化碳吸附-催化双功能材料的制备方法，包括：
3、(1)将高钙固体废弃物与含有机酸的溶液进行浸取，得到混合物；
4、(2)将所述混合物进行过滤，并将所得滤液与可溶性活性金属盐、可溶性金属助剂盐和酸性络合剂进行混合，得到混合溶液；
5、(3)将所述混合溶液进行胶凝处理，得到湿凝胶；之后将所述湿凝胶进行老化，得到干凝胶；
6、(4)将所述干凝胶进行煅烧，之后进行还原，得到所述二氧化碳吸附-催化双功能材料。
7、本专利技术第二方面提供由前述第一方面所述的方法制备得到的二氧化碳吸附-催化双功能材料，所述材料包含：活性金属组分、金属氧化物助剂和氧化钙；其中，基于所述材料的总重量，所述活性金属组分的含量为1-30wt％，所述金属氧化物助剂的含量为1-20wt％，氧化钙的含量为50-98wt％。
8、本专利技术第三方面提供前述第二方面所述材料在co2捕集和原位转化一体化技术中的应用。
9、通过上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：
10、(1)本专利技术以高钙固体废弃物为原料，通过有机酸洗的方式提取出可以利用的有效成分钙，在此基础上使用络合剂络合锚定活性金属和金属氧化物助剂组分的前驱物，通过配方设计并结合制备条件，获得活性金属晶粒尺寸小、分散度高、反应活性高的二氧化碳吸附-催化双功能材料；
11、(2)本发所提供的方法制得的二氧化碳吸附-催化双功能材料具有优异的二氧化碳吸附和原位转化性能，在12次循环过程中，二氧化碳吸附容量高于7mmolco2/g，二氧化碳转化率高于60％，转化产物甲烷或一氧化碳选择性可达到95％以上；经过12次循环后，二氧化碳吸附容量的衰减率不高于30％，表现出较好的循环稳定性；
12、(3)原料来源广泛，制备工艺简单，成本低廉。
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【技术保护点】
1.一种二氧化碳吸附-催化双功能材料的制备方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述高钙固体废弃物选自钢渣、电石渣、矿粉渣和脱硫渣中的至少一种；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述有机酸选自甲酸、乙酸、丙酸、酒石酸中的至少一种，优选为丙酸；
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述可溶性活性金属盐选自Ru、Rh、Pt、Ni、Co的硝酸盐中的至少一种；所述可溶性金属助剂盐选自Al、Mg、Zr、Ce的硝酸盐中的至少一种；所述酸性络合剂选自柠檬酸、草酸、柠檬酸铵和草酸铵中的至少一种。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，在步骤(2)中所述酸性络合剂与所述滤液中钙离子的摩尔比为(1-1.5)：1，优选为(1.1-1.3)：1；
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，在步骤(3)中，所述胶凝处理的条件包括：温度为70-90℃，时间为2-5h；
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，在步骤(4)中，所述煅烧的条件包括：温度为700-1000℃，优选750-850℃；时间为2-6h，优选为3-4h。
8.由权利要求1-7中任意一项所述的方法制备得到的二氧化碳吸附-催化双功能材料，所述材料包含：活性金属组分、金属氧化物助剂和氧化钙；其中，基于所述材料的总重量，所述活性金属组分的含量为1-30wt％，所述金属氧化物助剂的含量为1-20wt％，氧化钙的含量为50-98wt％。
9.根据权利要求8所述的材料，其中，基于所述材料的总重量，所述活性金属组分的含量为5-15wt％，所述金属氧化物助剂的含量为5-15wt％，氧化钙的含量为70-90wt％。
10.根据权利要求8或9所述的材料，其中，所述活性金属组分为Ru、Rh、Pt、Ni、Co中的至少一种，优选为Ni和/或Ru；
11.根据权利要求8-10中任意一项所述的材料，其中，所述材料的比表面积为17.5-30.5m2/g，孔径为1-200nm，孔容为0.01-0.05mL/g。
12.根据权利要求11所述的材料，其中，所述材料中活性金属组分的晶粒尺寸为3-15nm，分散度为5-25％。
13.权利要求8-12中任意一项所述的材料在CO2捕集和原位转化一体化技术中的应用。
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【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳吸附-催化双功能材料的制备方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述高钙固体废弃物选自钢渣、电石渣、矿粉渣和脱硫渣中的至少一种；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述有机酸选自甲酸、乙酸、丙酸、酒石酸中的至少一种，优选为丙酸；
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述可溶性活性金属盐选自ru、rh、pt、ni、co的硝酸盐中的至少一种；所述可溶性金属助剂盐选自al、mg、zr、ce的硝酸盐中的至少一种；所述酸性络合剂选自柠檬酸、草酸、柠檬酸铵和草酸铵中的至少一种。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，在步骤(2)中所述酸性络合剂与所述滤液中钙离子的摩尔比为(1-1.5)：1，优选为(1.1-1.3)：1；
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，在步骤(3)中，所述胶凝处理的条件包括：温度为70-90℃，时间为2-5h；
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，在步骤(4)中，所述煅烧的条件包括：温度为700-1000℃，优选750...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈曦，郭本帅，江洋洋，郭亚飞，毛松柏，黄钟斌，黄汉根，季燕，赵静妍，王国栋，孙健，赵传文，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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